Het verste object dat ooit door een ruimtevaartuig is bezocht, Arrokoth, een 4 miljard jaar oud lichaam in de Kuipergordel, heeft nieuwe inzichten opgeleverd in de vroege vorming van ons zonnestelsel. Onderzoekers hebben geavanceerde computersimulaties gebruikt om te bevestigen hoe dit unieke, sneeuwpopvormige object is ontstaan, en wat dit betekent voor het begrijpen van hoe planeten zelf werden gebouwd.
De Kuipergordel: een tijdcapsule van het zonnestelsel
Arrokoth bevindt zich in de Kuipergordel, een uitgestrekt gebied voorbij Neptunus gevuld met ijskoude overblijfselen uit de geboorte van het zonnestelsel. Deze zone is niet alleen een verzameling ruimteschroot; het is een schat aan planetesimalen – de bouwstenen van planeten. Wat Arrokoth bijzonder intrigerend maakt, is de tweelobbige structuur. Ongeveer 10-25% van de objecten in de Kuipergordel hebben deze ‘sneeuwman’- of ‘pinda’-vorm, wat de vraag doet rijzen hoe ze zijn ontstaan.
Zwaartekrachtinstorting: de sleutel tot formatie?
Eerder stelden wetenschappers voor dat de zachte formatie van Arrokoth, aangegeven door de vorm en het ontbreken van kraters, het gevolg was van instorting door de zwaartekracht. Het idee is dat wolken van kiezelstenen in het vroege zonnestelsel onder hun eigen zwaartekracht samenklonterden. Maar het exacte mechanisme bleef tot nu toe onduidelijk. De nieuwste simulaties leveren sterk bewijs dat dit proces dubbellobbige objecten zoals Arrokoth kan creëren.
“Het is zo spannend omdat we dit voor het eerst daadwerkelijk kunnen zien”, legt Jackson Barnes van de Michigan State University, de hoofdonderzoeker, uit. “Dit bevestigt het hele proces van begin tot eind.”
Hoe de simulaties werken: kiezelstenen en zwaartekracht
Het onderzoeksteam voerde 54 computersimulaties uit met 105 deeltjes, elk met een straal van ongeveer 2 kilometer, die een vereenvoudigde kiezelwolk vertegenwoordigen. Deze simulaties toonden aan dat kleine planetesimalen in een baan om elkaar heen konden draaien en uiteindelijk met lage snelheden (ongeveer 5 meter per seconde) konden samensmelten, waardoor ze ‘contactdubbelsterren’ vormden: twee lobben die met elkaar versmolten waren. Sommige van deze gesimuleerde objecten vertonen een opvallende gelijkenis met Arrokoth.
Wat deze studie onderscheidt, is de opname van deeltjesfysica, waarbij wordt gesimuleerd hoe materialen op elkaar inwerken bij contact. Eerdere modellen, waarin dit detail ontbrak, suggereerden dat alle botsingen zouden resulteren in enkele, bolvormige objecten. Deze nieuwe benadering ondersteunt de theorie dat planetesimalen, waaronder Arrokoth, zijn gevormd door een zachte ineenstorting door de zwaartekracht, in plaats van door gewelddadige inslagen.
Implicaties en toekomstig onderzoek
Alan Stern, de hoofdonderzoeker van NASA’s New Horizons-missie, prees de studie omdat deze aansluit bij eerder werk en het idee versterkte dat de vorming van Arrokoth een soepel, niet-destructief proces was. Andere astronomen merken echter discrepanties op tussen simulatieresultaten (slechts 4% van de objecten vormen contactdubbelsterren) en waargenomen frequenties in de Kuipergordel. Alan Fitzsimmons suggereert dat Moeder Natuur mogelijk andere mechanismen in het spel heeft, of dat zelfs complexere simulaties de kloof tussen theorie en observatie kunnen overbruggen.
De vorming van Arrokoth, hoewel schijnbaar eenvoudig, levert cruciaal bewijsmateriaal over de omstandigheden in het vroege zonnestelsel. Het begrijpen van deze processen is de sleutel tot het ontrafelen van hoe planeten – inclusief de aarde – zijn ontstaan.
