Waarom de Kuipergordel vol ‘ruimtesneeuwpoppen’ zit

In het verre zonnestelsel zijn er talloze objecten die lijken op sneeuwpoppen. Maar maak je geen zorgen: ze zijn niet gemaakt door aliens. Een nieuwe studie heeft nu achterhaald hoe ze wél ontstaan.

In de Kuipergordel, de regio in het zonnestelsel voorbij Neptunus, bevinden zich miljarden restanten van het vroege zonnestelsel. Deze zogenoemde planetesimalen zijn eigenlijk gewoon bevroren bollen van steen en gas die nooit deel zijn geworden van een van de planeten. Nu zweven ze doelloos in een baan om de zon.

Sommige van deze objecten bestaan uit twee bollen die tegen elkaar aan lijken geplakt. Wetenschappers noemen zulke objecten ‘contact binaries’, maar voor een leek lijken ze eerder op sneeuwpoppen.

Het bekendste voorbeeld van zo’n contact binary is Arrokoth. Dit hemellichaam werd in 2019 van dichtbij gefotografeerd door de ruimtesonde New Horizons. Het object bestaat uit twee platte, pannenkoekachtige lobben en ziet er daardoor uit als een sneeuwpop die een beetje is platgedrukt. Sinds Arrokoth in beeld is gebracht, vragen onderzoekers zich af hoe zulke objecten in hemelsnaam kunnen ontstaan.

Het lijkt er niet op dat Arrokoth is ontstaan door een gewelddadige botsing tussen twee ruimterotsen. De twee lobben zijn namelijk vrijwel identiek qua kleur en samenstelling. Waarschijnlijk zijn ze heel rustig bij elkaar gekomen.

Dat maakt het knap lastig om de oorsprong van het object te achterhalen. In de ruimte botsen dingen normaal gesproken juist hard op elkaar. Hoe krijg je dan twee brokken van kilometers groot zo voorzichtig tegen elkaar dat ze niet uit elkaar spatten?

Zwaartekracht doet het werk

Onderzoekers aan de Michigan State University bieden in een studie mogelijk een antwoord. Zij maakten een simulatie met 100.000 virtuele ruimtestenen van elk zo’n twee kilometer in doorsnede. Vervolgens mochten ze onder hun eigen zwaartekracht op elkaar instorten.

In oudere modellen smolten zulke virtuele deeltjes simpelweg samen tot een groter exemplaar. In dit nieuwe model gebeurt dat niet; deeltjes volgen een realistischer traject. Daarbij ontstaan hobbelige vormen, waaronder de Arrokoth-achtige sneeuwpoppen. Ongeveer 3 procent van de gesimuleerde hemellichamen had een dergelijke tweelob-vorm.

Zachtjes tegen elkaar aan geschoven

De twee lobben van die gesimuleerde sneeuwpoppen kwamen met zeer lage snelheden bij elkaar, meestal tussen de 0,4 en 5,8 meter per seconde. Dat is langzamer dan een hardloper.

Hoe kan dat, als objecten in de ruimte met enorme snelheden door het zonnestelsel razen? De twee delen, zo blijkt uit de simulaties, ontstaan eigenlijk als een paartje uit het puin van het vroege zonnestelsel. Terwijl ze om elkaar heen draaien, passeren er andere brokstukken die energie uit hun baan onttrekken. Daardoor kruipen de twee steeds dichter naar elkaar toe, tot ze uiteindelijk heel voorzichtig contact maken.

Draaisnelheid en vorm komen overeen

De gesimuleerde sneeuwpoppen draaien met een snelheid van ongeveer één omwenteling per acht tot elf uur. Dat is iets sneller dan Arrokoth, die er bijna zestien uur over doet, maar het verschil is goed te verklaren: in de vier miljard jaar sinds zijn ontstaan kunnen kleine inslagen Arrokoth geleidelijk hebben afgeremd. Ook de verhoudingen tussen de twee lobben kloppen.

Niet de grootste

Dergelijke sneeuwpoppen zijn niet de grootste objecten die ontstaan in zo’n instortende wolk van ruimterotsen. Dit zijn eigenlijk kleinere brokstukken die tijdens het proces uit de wolk worden geslingerd. Het leeuwendeel van de massa belandt in een paar grote centrale objecten. De sneeuwpoppen vormen zich aan de zijlijn.

De resultaten versterken het idee dat objecten als Arrokoth een soort fossiel zijn; het zijn onveranderde overblijfselen uit de tijd dat de planeten ontstonden. De volgende stap om dergelijke objecten te bestuderen is om de resolutie van de simulaties op te voeren, zodat meer en kleinere deeltjes gesimuleerd kunnen worden. Dat zou nog realistischere vormen moeten opleveren.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Gekke ruimtesteen die op een sneeuwpop lijkt, blijkt ook echt ijs te herbergen en Verrassing! Ultima Thule blijkt toch weinig weg te hebben van een sneeuwpop. Of lees dit artikel: Dwergplaneet Ceres lijkt ooit leefbaar te zijn geweest.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: