Via een plots gedimde ster zijn astronomen getuige geweest van twee grote planeten die op elkaar zijn gebotst. Daaruit is een donutwolk ontstaan die op een dag misschien een nieuwe planeet met manen zal voortbrengen.
In een planetenstelsel op 1800 lichtjaar afstand heeft vermoedelijk een catastrofale botsing plaatsgevonden. Twee reuzenplaneten zijn er op elkaar gebotst en verbrand, waarna een gloeiendhete donutwolk is overgebleven. Het is de eerste keer dat we een botsing tussen planeten en de nasleep ervan indirect hebben waargenomen.
In 2021 zagen astronomen de helderheid van de zonachtige ster ASASSN-21qj met wel 95 procent afnemen. Daarop wendden astronoom Matthew Kenworthy van de Universiteit Leiden en zijn collega’s zich tot eerdere waarnemingen van de ster. Ze ontdekten dat de helderheid van de ster drie jaar voor het dimmen juist kortstondig was verdubbeld.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
De waarschijnlijkste oorzaak van het oplichten was een explosieve botsing tussen twee reuzenplaneten. Uit de botsing ontstond een donutvormige schijf van verhit stof en gas die in een baan rond de planeten bleef draaien. Jaren later verduisterde die wolk ons zicht op de ster, wat het dimmen verklaart.
‘We hebben een hele reeks mogelijke verklaringen doorgenomen’, zegt Kenworthy. ‘De enige die bij al onze gegevens lijkt te passen, is een botsing tussen twee ijsreuzen.’
Witheet overblijfsel
De twee planeten waren oorspronkelijk allebei enkele tientallen keren zo zwaar als de aarde, vergelijkbaar met Neptunus. Ze draaiden rond de ster op een afstand die vergelijkbaar is met die van Jupiter rond de zon.
Toen ze op elkaar knalden, werden ze ‘verpulverd, volledig gereduceerd tot gesmolten drek’, aldus Kenworthy. Daarbij lieten ze een ‘enorme bal van silica-damp’ achter, ongeveer zeven keer zo breed als de zon.
Van dichtbij zou een waarnemer een ‘felroodgloeiende botsing’ hebben gezien, zegt Kenworthy. Daarbij werden allerlei brokstukken uit de vaste kernen van de planeten geblazen. Bij de botsing kwam in een oogwenk evenveel energie vrij als uit een kleine ster die twee jaar lang brandt.
Volgens het scenario van de onderzoekers gloeide in het centrum van deze gasbal een witheet overblijfsel van de botsing. Dat zou uiteindelijk een donutvormige wolk zijn geworden die rond de ster draait.
De wolk heeft een temperatuur van zo’n 700 °C. Dat is ongeveer half zo warm als je bij een botsing tussen twee rotsachtige planeten zou verwachten. Daarom vermoeden de onderzoekers dat de planeten rijk waren aan waterdamp. Dat maakt het ijsreuzen, vergelijkbaar met Neptunus en Uranus.
De resten kunnen over een paar duizend jaar condenseren tot een nieuwe planeet. Die zal dan mogelijk door meerdere manen worden omringd.
Uit elkaar vallende kometen
Het is onduidelijk hoe de twee planeten op elkaar zijn gebotst. Mogelijk werden ze in hun banen verstoord door een passerende ster of een andere planeet.
‘We hebben sterke aanwijzingen dat planeten weleens op elkaar botsen’, zegt astronoom Jonathan Marshall van de Academia Sinica in Taiwan. Sterrenkundigen denken bijvoorbeeld dat de maan is ontstaan toen een object ter grootte van Mars, Theia genaamd, tegen de aarde botste.
Marshall heeft echter eerder voorgesteld dat het dimmen van ASASSN-21qj te wijten was aan uit elkaar vallende kometen in het planetenstelsel, en dus niet aan een botsing tussen planeten. ‘Voor ons gevoel was er onvoldoende massa om te rechtvaardigen dat er niet alleen kleine objecten bij betrokken waren’, zegt Marshall.
Tumultueuze periode
Volgens astronoom André Izidoro van de Rice-universiteit in Houston, Texas, is een enorme botsing in dit planetenstelsel ‘niet uitgesloten’. Daarbij merkt hij op dat ‘superaardes en mini-Neptunussen heel vaak in de buurt van andere sterren voorkomen. Enorme botsingen daartussen zouden dus ook heel vaak moeten voorkomen.’
Dergelijke gebeurtenissen zouden echter minder frequent moeten worden naarmate een planetenstelsel ouder wordt. Astronomen denken dat deze tumultueuze periode in het zonnestelsel ongeveer 100 miljoen jaar na de geboorte van de zon is geëindigd. Volgens Kenworthy en zijn collega’s is ASASSN-21qj ongeveer 300 miljoen jaar oud. Als dat klopt, zou daaruit volgen dat gigantische inslagen ook nog later kunnen plaatsvinden, zegt Izidoro.
Verdere waarnemingen van het planetenstelsel, bijvoorbeeld met ruimtetelescoop James Webb, zouden ons definitief kunnen vertellen of er een planetaire botsing heeft plaatsgevonden. ‘Mijn voorspelling is dat we over vijf tot tien jaar extra licht uit het stelsel gaan zien komen. Dat licht is dan van de stofwolk afgeketst’, zegt Kenworthy. ‘Als dat niet gebeurt, is er iets anders aan de hand.’
