Kometen en planetoïden

Het zonnestelsel is een kleine vijf miljard jaar geleden ontstaan uit een grote, ronddraaiende wolk van gas- en stofdeeltjes. Door de zwaartekracht trok het grootste deel van die zonnenevel zich samen in de kern. Daar ontstond de zon, die ruim 99 procent van alle massa in het zonnestelsel bevat.

Rondom die samentrekkende kern bleef een afgeplatte materieschijf over, waaruit in de loop van de tijd de planeten ontstonden. Die bewegen dan ook allemaal in dezelfde richting (en in min of meer cirkelvormige banen) om de zon, en bovendien bevinden alle planeetbanen zich min of meer in één vlak, precies wat je volgens deze ontstaanswijze zou verwachten.

comet_mcnaught

In de buitendelen van de schijf condenseerde het gas tot ijskristallen, en ontstonden dus kleine, vaste deeltjes. Die klonterden al snel samen tot grotere brokjes, en uiteindelijk tot objecten met afmetingen van een paar kilometer. IJs-planetesimalen worden ze officieel genoemd. Er waren er onvoorstelbaar veel, want de zonnenevel bevatte veel lichte elementen (voornamelijk waterstof en helium, maar ook zuurstof) waaruit zich gemakkelijk ijs kon vormen.

De binnendelen van de schijf waren veel warmer. Hier konden geen ijskristallen ontstaan, en de lichte elementen bleven gasvormig. Toen de zon eenmaal begon te stralen, werden die lichte gassen naar buiten geblazen, waardoor er maar weinig materie in de binnendelen van de schijf overbleef: alleen de zwaardere stofdeeltjes, die voornamelijk uit silicaten en metalen bestonden. Ook die klonterden samen, en vormden zo kleine stenige planetesimalen, met een veel hogere soortelijke dichtheid. Daar waren er natuurlijk niet zo veel van.

In de volgende fase voegden planetesimalen zich samen tot volwaardige planeten, voornamelijk als gevolg van hun wederzijdse zwaartekracht. Was er eenmaal een grote proto-planeet ontstaan, dan trad er vanzelf een soort kettingreactie op waarbij de planeet in hoog tempo materie uit zijn omgeving aantrok. Op die manier ontstonden in de binnendelen van het zonnestelsel de vier aardse planeten. Die bleven vrij klein, omdat er maar weinig stenige planetesimalen waren. In de buitendelen van het zonnestelsel ontstonden de reuzenplaneten, die veel groter zijn, omdat er meer materie beschikbaar was.

Lang niet alle planetesimalen kwamen uiteindelijk in een planeet terecht. Tussen de banen van Mars en Jupiter konden de stenige brokstukken zich niet samenvoegen tot een volwaardige planeet, als gevolg van de zwaartekrachtsstoringen van Jupiter. Op die plaats vinden we nog steeds een brede gordel van kleine rotsachtige hemellichamen: de planetoïden. De grootste (de dwergplaneet Ceres) heeft een middellijn van bijna duizend kilometer, maar de meeste zijn veel kleiner dan honderd kilometer.

Ook de ijs-planetesimalen werden door de zwaartekracht van de reuzenplaneten niet met rust gelaten. De kleine hemellichamen werden lukraak door het zonnestelsel geslingerd, waarbij ze in botsing kwamen met een van de aardse planeten, of juist het zonnestelsel uitvlogen. Daar hoopten ze zich op in een brede gordel buiten de baan van Neptunus (de Kuipergordel, waarin zich de zogeheten ijsdwergen bevinden) en in een uitgestrekte bolvormige wolk die zich op kolossale afstand van de zon bevindt. Dat is de Oortwolk, die vele triljoenen kometen bevat en die zich op tienduizenden astronomische eenheden van de zon bevindt (1 AE is de gemiddelde afstand van de aarde tot de zon, ongeveer 150 miljoen kilometer).

Wanneer zo’n komeet per ongeluk in de buurt van de zon komt, kan zijn omloopbaan ingrijpend veranderd worden door de zwaartekracht van een van de reuzenplaneten. Het ijzige hemellichaam komt dan in een relatief kleine, langgerekte baan om de zon terecht, met een omlooptijd van enkele tientallen jaren. Elke keer passeert hij de zon op kleine afstand, en verdampt een deel van het oppervlak. Uiteindelijk blijft er niets van over, hooguit een poreuze steenklomp.

Vanaf de aarde vormt zo’n kleine komeet een spectaculair schouwspel. De eigenlijke komeetkern is niet te zien, maar door de invloed van de zon hult die kern zich in een uitgestrekte wolk van gas en stof (de zogeheten coma), en het materiaal dat door de zon wordt weggeblazen, stroomt naar achteren in een lange staart. De coma en de staart van een komeet zijn vanaf de aarde met het blote oog te zien, omdat ze het zonlicht verstrooien, terwijl de gasdeeltjes in de staart ook zelf licht uitstralen.

Eind twintigste eeuw zijn er een paar heldere kometen zichtbaar geweest aan de sterrenhemel: Hyakutake in 1996 en Hale-Bopp in 1997 (kometen worden meestal naar hun ontdekkers genoemd). Wanneer de volgende heldere komeet verschijnt, kan niemand voorspellen.

Kometen en planetoïden vormen het kleine grut van het zonnestelsel. Ze bieden sterrenkundigen in feite een blik op de ontstaansgeschiedenis van zon en planeten, want sinds hun vorming, zo’n vijf miljard jaar geleden, hebben ze weinig veranderingen ondergaan. Een flink aantal planetoïden en kometen is de afgelopen jaren van nabij bestudeerd door onbemande ruimtesondes.

Leave a Reply