Promovendus eerste ooggetuige van live botsing tussen twee planeten
In dit artikel:
Promovendus Anastasios (Andy) Tzanidakis van de Universiteit van Washington ontdekte in bestaande gegevens van de Europese Gaia-ruimtetelescoop een planetaire botsing die in 2020 plaatsvond rond de ster Gaia20ehk. Deze vondst — aangeduid als Gaia-GIC-1 (Giant Impact Candidate 1) — is bijzonder omdat het de eerste kandidaat voor een planetaire inslag is die uit Gaia-data werd afgeleid. De crash zelf zat verborgen in waarnemingen van 2020 en werd pas later herkend tijdens het doorzoeken van Gaia-alerts op ongebruikelijke helderheidsschommelingen.
Gaia, sinds 2013 actief en verantwoordelijk voor een kaart van ongeveer 1,7 miljard sterren, registreert periodieke helderheidsmetingen. Voor Gaia20ehk zagen onderzoekers vanaf circa 2016 terugkerende dipjes in de lichtcurve met een cyclus van ongeveer 380 dagen, gevolgd door een permanente verandering in helderheid in 2020. De karakteristieken van de dips — een plotselinge ineenstorting van licht gevolgd door een langzame terugkeer — en de grote amplitude (ongeveer 25% helderheidsverlies, veel meer dan de ~1% van een exoplaneettransit) wijzen niet op een normale planeettransit maar op een optisch complexe stofwolk met een staart, zoals die ontstaat bij een hevige botsing.
Uit analyse van geometrie en infraroodmetingen concluderen Tzanidakis en collega’s dat de stofwolk rond Gaia20ehk op ongeveer 150 miljoen kilometer van de ster draait (vergelijkbaar met de afstand aarde–zon) en een temperatuur rond 627 °C heeft. De wolk strekt zich over een gebied met een diameter van zo’n 43 keer die van de zon en ontwikkelt zich naar verwachting tot een platte schijf. De hoeveelheid vrijgekomen stof wordt geschat op een orde van grootte vergelijkbaar met de maat van Saturnus’ maan Enceladus — grofweg een zevende van de massa van onze maan — wat erop wijst dat de botsende objecten eerder meter tot maanschaal hadden dan aardgrootte.
De meest plausibele verklaring is dat twee relatief grote ijs- of rotsachtige lichamen elkaar steeds dichter passeerden en in 2020 definitief in elkaar klapten, waarbij veel heet materiaal verdampte. Omdat de samenstelling van het stof nog onduidelijk is, wil het team vervolgwaarnemingen doen; daarvoor wordt onder meer gehoopt op metingen met de James Webb-ruimtetelescoop om vast te stellen of het materiaal vooral silica (verdampte gesteente) of ijs bevat. De samenstelling bepaalt ook hoe snel het materiaal door straling en stellair wind verdwijnt.
Gaia-GIC-1 voegt zich bij een klein aantal eerder gerapporteerde planetaire botsingen — zoals ASASSN-21qj en vroegere waarnemingen rond Fomalhaut — maar echte, direct vastgelegde inslagen blijven zeldzaam. Theoretische modellen voorspellen één tot drie grote botsingen per zonnestelsel, maar observaties leveren tot nu toe veel minder voorbeelden op. Of dat komt door onvolledige waarnemingen of doordat zulke botsingen daadwerkelijk schaars zijn, is een open vraag met grote implicaties voor de gang van planeetvorming en de geschiedenis van systemen zoals het onze. Tzanidakis hoopt dat meer vrijgegeven Gaia-data en vervolgwaarnemingen meerdere soortgelijke gebeurtenissen zullen onthullen.