Astronomen hebben met de Hubble-ruimtelescoop een historisch schouwspel vastgelegd: twee enorme hemellichamen botsten frontaal op elkaar rond de zeer nabije ster Fomalhaut. Deze directe observatie van kosmische chaos, een eerste in zijn soort, toont de hectische vorming van planetenstelsels.

In een historische primeur hebben astronomen met de Hubble-ruimtelescoop rechtstreeks een catastrofale botsing tussen twee grote hemellichamen waargenomen in een nabij planetenstelsel. De botsing vond plaats rond de heldere ster Fomalhaut, op slechts 25 lichtjaar van de aarde, en creëerde een enorme stofwolk. Deze unieke waarneming biedt een ongekend kijkje in het gewelddadige proces dat vormgeeft aan jonge planetenstelsels, zoals ons eigen zonnestelsel in een vroege vormingsfase – miljarden jaren geleden.

Het flitsende verschijnen van een nieuw hemellichaam

Het drama ontvouwde zich toen onderzoekers recente Hubble-waarnemingen van Fomalhaut analyseerden. Tot hun verbazing ontdekten ze een heldere lichtvlek die niet aanwezig was op eerdere opnamen. Hoofdonderzoeker Paul Kalas van de Universiteit van California in de V.S., omschreef het als een lichtpunt dat “uit het niets” verscheen in het exoplanetaire systeem. Fomalhaut cs2 genaamd, betreft deze het directe resultaat van een frontale botsing tussen twee planetesimalen van naar schatting ongeveer elk 60 kilometer doorsnede. Planetesimalen zijn objecten die zich in een protoplanetaire schijf rond een (nieuwgevormd) stersysteem bevinden, gevormd uit stof en gas en op hun beurt protoplaneten vormen die op hun beurt volwaardige planeten vormen. De explosieve energie van de impact van de twee Fomalhaut cs2 planetesimalen, blies een gigantische wolk van fijn stof de ruimte in, die het sterlicht weerkaatst en zo zichtbaar werd voor Hubble:

Dit samengestelde beeld van de Hubble-ruimtelescoop toont de puinring en de stofwolken cs1 (linksboven in de inzet, uit 2012) en cs2 (rechtsonder in de inzet, uit 2023) rond de ster Fomalhaut (afgedekt).Het plotselinge verschijnen van cs2 in Hubble gegevens genomen in 2023 toont de nasleep van een gewelddadige botsing tussen twee grote objecten, naar men vermoedt elk ongeveer 60 km in doorsnee. Afbeelding: NASA, ESA, Paul Kalas (UC Berkeley); beeldverwerking: Joseph DePasquale (STScI)

De botsing is geen op zichzelf staand fenomeen. Twintig jaar eerder werd op een vergelijkbare locatie rond Fomalhaut een ander helder object gezien, dat ooit werd aangezien voor een planeet met de naam Fomalhaut b. Inmiddels is duidelijk dat ook dat een stofwolk was, het resultaat van een eerdere gigantische klap. Dat astronomen nu twee van zulke zeldzame gebeurtenissen binnen 20 jaar op dezelfde plek hebben gezien, zet bestaande theorieën op zijn kop. “Onze theorie was dat er ongeveer één botsing per 100.000 jaar zou moeten plaatsvonden, of zelfs nog minder. Desondanks hebben we er binnen 20 jaar al twee gezien,” legt Kalas uit.

Een waarschuwing voor toekomstige planeetjagers

Deze ontdekking is niet alleen een wetenschappelijk hoogstandje, maar ook een belangrijke waarschuwing. De stofwolken zien er in de telescoop namelijk precies uit als een reflecterende exoplaneet. “Wat we hebben geleerd van het bestuderen van cs1 is dat een grote stofwolk zich jarenlang als een planeet kan vermommen,” zegt Kalas. “Dit is een waarschuwing voor toekomstige missies die exoplaneten in gereflecteerd licht willen detecteren”. De vluchtige natuur van deze wolken benadrukt dat directe waarnemingen van planeten bij andere sterren uiterst zorgvuldig moeten worden geïnterpreteerd.

Deze korte video, een artistieke impressie van de botsing die leidde tot stofwolk ‘cs2’ rond de ster Fomalhaut, toont de twee objecten die op elkaar afkoersen, botsen en de enorme stofwolk creëren die vervolgens door stralingsdruk van de ster wordt weggeduwd:
(tekst gaat door onder video)

Wat de volgende stap is? Het team heeft waarneemtijd toegekend gekregen om cs2 de komende drie jaar zowel met Hubble als met de James Webb-ruimtelescoop verder te observeren. Ze willen zien hoe de wolk evolueert: wordt hij zwakker of helderder, en van welke samenstelling is het stof waar cs2 uit bestaat? Door de stralingsdruk van de begeleidende ster Fomalhaut zal de wolk langzaam uit elkaar drijven en mogelijk een heel andere vorm aannemen. Deze vervolgwaarnemingen zullen het begrip van de dynamiek achter dergelijke kosmische botsingen verder verdiepen.

Deze baanbrekende observatie van Hubble laat zien dat het nabije universum nog steeds een plaats van gewelddadige, vormende chaos is. Door de botsingen in het Fomalhaut-stelsel te bestuderen, kijken astronomen eigenlijk rechtstreeks naar de turbulente jeugd van ons eigen zonnestelsel, waarbij soortgelijke inslagen de aardkorst bewerkten en mogelijk zelfs de ingrediënten voor leven brachten. Als een voor onze ogen voltrekkend laboratoriumexperiment in planetaire evolutie, gevangen door een telescoop die al meer dan 35 jaar onze blik op het heelal blijft verruimen.