volgens de meeste normen is de ruimte buitengewoon leeg, met gemiddeld slechts één proton per vier kubieke meter volume. In deze kosmische oceaan, zo onbegrijpelijk verlaten en uitgestrekt, lijken hele sterrenstelsels op verspreide plekken van zeeschuim—om nog maar te zwijgen van de sterren, planeten en andere kleinere objecten die vervagen tot onbeduidendheid tegenover de leegte. Voor willekeurige klompen van materie drift in de diepte om een of andere manier vinden elkaar lijkt te grenzen aan het wonderbaarlijke.
toch vinden ze elkaar, en in verrassende aantallen. Sterren en planeten werpen routinematig kleinere objecten in de interstellaire ruimte als een onontkoombaar gevolg van orbitale mechanica. En de recente ontdekking van ‘ Oumuamua-een mysterieus en eerste interstellair object dat toevallig werd bespioneerd toen het vorig jaar dichtbij onze zon kwam-bevestigt dat. Statistische extrapolaties suggereren dat een biljard biljoen soortgelijke objecten nog ongezien op de loer liggen in de donkere ruimtes tussen de sterren van de Melkweg, zo veel dat er altijd zo ‘ n wijdverbreide voorbijganger zou moeten zijn die door de fictieve bol vliegt die wordt begrensd door de baan van de aarde rond onze ster. Met een geschatte grootte van ongeveer een halve kilometer, vertegenwoordigt ‘ Oumuamua in sommige opzichten het topje van de interstellaire ijsberg; net zoals zandkorrels veel groter zijn dan grote rotsen op een strand, zouden er voor elk ‘Oumuamua-formaat lichaam dat door het melkwegstelsel dwaalt veel, veel meer objecten nog kleiner moeten zijn. Wetenschappers kennen al veel microscopische interstellaire immigranten-kosmische stralen en micron-sized vlekken van sterrenstof die af en toe raken ruimtevaartuigen—maar anders dan ‘Oumuamua, niets groter is ooit definitief gevonden.Nu zeggen twee onderzoekers—Avi Loeb, voorzitter astronomie aan de Harvard University, en Amir Siraj-dat dit is veranderd, met het argument dat een bescheiden meteoor die in januari 2014 werd waargenomen, eigenlijk een verstoteling was van een andere ster. Ze detailleerden hun resultaat in een preprint ingediend voor peer-reviewed publicatie in het Astrophysical Journal Letters. Als het bevestigd wordt, kan de ontdekking een nieuwe grens openen in de detectie en studie van interstellaire meteoren.
een hyperbolische Claim
” eerdere benaderingen van dit probleem waren als het zoeken naar uw sleutels onder een lantaarnpaal, waar onze zon de lamp is die zijn omgeving verlicht en passerende interstellaire objecten zijn de sleutels,” legt Loeb uit. “Dat is een goede techniek—zo is’ Oumuamua gevonden—maar het beperkt je echt, vooral in het proberen om erachter te komen de samenstelling van een object.Loeb en Siraj gebruikten voor hun studie een andere methode, op zoek naar bewijs van interstellaire objecten in meer dan drie decennia van gegevens van het Center for Near Earth Object Studies (CNEOS), een door NASA gerunde wereldwijde catalogus van meteoren gedetecteerd door netwerken van Amerikaanse overheidssensoren.Omdat er veel meer interstellaire objecten met kleinere afmetingen zouden moeten zijn, zegt Loeb: “er is een goede kans dat die voor ons als meteoren zullen verschijnen, omdat de kans dat ze de aarde kruisen groter is.”Het volgen van het heldere spoor van een meteoor terwijl het opbrandt in de atmosfeer van onze planeet kan niet alleen de grootte en samenstelling van het object onthullen, maar ook zijn baan en snelheid ten opzichte van de aarde en de zon. Als de snelheid van een meteoor zo ‘ n 42 kilometer per seconde overschrijdt—de ontsnappingssnelheid van het zonnestelsel in de buurt van de aarde—kan zijn baan als “hyperbolisch” worden beschouwd, wat betekent dat het een “ongebonden” interstellaire voorbijganger kan zijn die te snel gaat om te worden opgevangen door de zwaartekracht van de zon.
slechts één gebeurtenis in de cneos-database voldeed aan de conservatieve criteria van Loeb en Siraj: een vuurbal voor de kust van Papoea-Nieuw-Guinea op 8 januari 2014. Volgens de analyse van de cneos-gegevens was de meteoor een halve meter groot en een massa van bijna 500 kilogram.hij kwam de atmosfeer van de aarde binnen met bijna 44 kilometer per seconde voordat hij explodeerde hoog boven de Grote Oceaan. Het spoor van de meteoor toonde aan dat hij de aarde niet frontaal had geraakt, zoals je zou verwachten van een snel bewegend maar inheems object in een retrograde baan rond onze ster. In plaats daarvan leek het van achteren te zijn ingedoken en onze planeet te hebben ingehaald toen de aarde rond de zon bewoog—wat suggereert dat zijn werkelijke snelheid ten opzichte van ons zonnestelsel meer dan 60 kilometer per seconde was. Loeb en Siraj reconstrueerden het meest waarschijnlijke pad van het object naar de aarde en vonden geen eerdere ontmoetingen met Jupiter of andere grote lichamen die zijn snelheid hadden kunnen verhogen.
het geval dat de meteoor een steen van een andere ster was leek bijna te mooi om waar te zijn, vooral omdat CNEOS-gegevens het beste met voorzichtigheid geïnterpreteerd kunnen worden. De primaire bronnen van de catalogus zijn geclassificeerde aardobservatiesatellieten die worden geëxploiteerd door het Amerikaanse leger, die de helderheid, oriëntatie en duur van vuurballen kunnen registreren die de atmosfeer van onze planeet binnenkomen. Om redenen van nationale veiligheid weigert de regering informatie vrij te geven over mogelijke bronnen van onzekerheid in de geheimzinnige metingen van de satellieten.
” in het begin geloofde ik het niet, ” zegt Siraj. Een week lang hebben Loeb en hij herhaaldelijk hun analyse van de cneos-gegevens gecontroleerd, waarbij hij steeds tot dezelfde conclusie kwam: de meteoor moet een interstellaire oorsprong hebben gehad. Uiteindelijk kozen ze ervoor om hun methoden te testen op een andere, veel beter bestudeerde gebeurtenis-de 20—meter meteoor die ontplofte en ravage aanrichtte op de Russische stad Tsjeljabinsk in 2013. Met behulp van video-opnamen van de Chelyabinsk vuurbal, “we afgeleid zijn baan met behulp van onze methoden, en het was een zeer nauwe match ,” Siraj zegt. “Toen ik dat zag, dacht ik:” Oh mijn god, dit is echt.'”
An interstellaire Origin of Life?
de geschatte extreme snelheid van de meteoor was niet alleen veel hoger dan die van objecten die rond de zon draaien, maar ook veel hoger dan wat typisch zou zijn voor andere nabijgelegen systemen die door de dunne, met sterren bezaaide schijf van de Melkweg wervelen. Dat, zegt Loeb, betekent dat zijn vermeende interstellaire oorsprong beslist exotisch is. “Of het kwam van een ster in de dikke schijf van het melkwegstelsel ,” zegt hij, “of het kwam van de dunne schijf van het melkwegstelsel, van binnengebieden van een planetenstelsel waar objecten met hogere snelheden rondcirkelen.”
de analyse van het paar suggereert ook dat interstellaire objecten van deze schaal de aarde minstens één keer per decennium treffen—wat betekent dat er misschien bijna een half miljard op onze planeet hebben geregend gedurende zijn 4,5 miljard jaar durende geschiedenis. Sterren in de buurt van onze eigen moeten ergens tussen 0,2 en 20 aarde massa ‘ s van dergelijke objecten in de loop van hun leven uitwerpen, Loeb en Siraj schatten—en op elk moment, op de Orde van een miljoen moet ergens in de baan van de aarde rond de zon.
dergelijke mogelijkheden hebben ingrijpende gevolgen. “Sommige van deze objecten zouden mogelijk leven tussen planetaire systemen kunnen overbrengen”, zegt Loeb, verwijzend naar een brede theorie bekend als panspermia (Oudgrieks voor” alle zaden”) die stelt dat het leven voor het eerst begon in de ruimte en gemakkelijk kan migreren tussen planeten. In principe kunnen buitenaardse microben, beschut in rotsen die de ruimte in worden geblazen door een gigantische impact op een levensdragende wereld, een interstellaire reis overleven en een vurige binnenkomst in de atmosfeer van een planeet. Sommige onderzoekers hebben gesteld dat dit zelfs de vroege opkomst van het leven op aarde kan verklaren, die volgens het fossielenbestand met schokkende snelheid meer dan vier miljard jaar geleden plaatsvond, bijna zodra onze planeet koel genoeg werd om vloeibaar water te herbergen. “Als deze meteoor inderdaad interstellair is, toont het een proof of concept”, zegt Loeb. “Zeker, het verbrandde, maar Grotere, zeldzamere niet. en we hebben niet elk decennium een impact nodig om de vroege aarde te zaaien.”
zelfs als Loeb en Siraj ‘ s meteoor erin geslaagd was het aardoppervlak te bereiken, suggereren andere experts in het geheimzinnige onderwerp panspermia dat er niets leven mee zou hebben gebracht. “Waarschijnlijker is dat dit object niet afkomstig is van een bewoonbaar (veel minder bewoond) lichaam, maar eerder een stuk van een bevroren, komeetachtig lichaam,” zegt Benjamin Weiss, een planetaire wetenschapper en meteorietexpert bij het Massachusetts Institute of Technology. Meer fundamenteel, zegt Weiss, is de bewering dat dit specifieke ruimtegesteente interstellair was problematisch. “De meteor catalogus die gebruikt geen onzekerheden over de inkomende snelheid te melden,” merkt hij op. “Deze onzekerheden moeten worden gekwantificeerd voordat deze meteoor kan worden geaccepteerd als interstellair.”
Onbekende onzekerheden
dat is ook de mening van Paul Chodas, manager van de cneos catalog bij NASA ‘ s Jet Propulsion Laboratory. “Wij bij CNEOS plaatsen gewoon de fireball-gegevens die aan ons worden gerapporteerd; we hebben geen informatie over de onzekerheden,” zegt hij.
in Maart van dit jaar, zegt Chodas, hij en andere cneos stafleden gemarkeerd 2014 Papoea Nieuw Guinea meteor als potentieel interstellair op basis van hun eigen berekeningen van de baan—maar niet gepubliceerd dat resultaat als gevolg van bezorgdheid over de kwaliteit van de gegevens. Loeb en Siraj ‘ s “heel buitengewone” en “zeer speculatieve” bewering, zegt hij, ” is gebaseerd op slechts een paar getallen die waarschijnlijk zeer onzeker zijn.”(In hun paper, Loeb en Siraj citeren eerder werk rapportage dat de typische onzekerheid van de cneos catalogus voor de snelheid van een meter-sized meteor is minder dan een kilometer per seconde—een onbeduidende compensatie in de enorme gemeten snelheid van hun kandidaat interstellaire vuurbal.)
gevraagd naar onzekerheden in de cneos fireball catalogus, merkt Lindley Johnson, NASA ‘ s “planetary defense officer” op dat de ingangen het gebruik van gegevens weergeven op een manier die nooit, nooit oorspronkelijk bedoeld was.”Hoewel in eerste instantie opgevat als een eenvoudige lijst van vuurbal tijden, locaties en energieniveaus, meer dan een decennium geleden de catalogus ook begonnen met het opnemen van schattingen van snelheid en directionaliteit voor bijzonder data-rijke gebeurtenissen, in de hoop dat onderzoekers kunnen deze projecties gebruiken om meteoriet puin velden op te sporen van grote vuurballen die zich boven land. Al snel gebruikten vooral gedurfde analisten die projecties om terug te kijken in de tijd, door de potentiële omloopgeschiedenis van meteoren samen te voegen om ze en de meteorieten die ze produceerden te koppelen aan bepaalde families van asteroïden. Dat was “al het rekken van de geloofwaardigheid in de gegevens verder dan iets echt wetenschappelijk geldig,” Johnson zegt. “Wil je nu speculeren op basis van zulke vage gegevens dat sommige interstellaire objecten kunnen zijn? Dat rekt echt de geloofwaardigheid voorbij het breekpunt voor mij.”
Peter Brown, een planetaire astronoom en toonaangevende meteorietenexpert aan de westerse Universiteit van Canada, zegt dat hoewel de cneos-catalogus gemiddeld van zeer hoge kwaliteit is, de geldigheid van elk enkel gegevenspunt—vooral voor kleinere meteoren—twijfelachtig blijft. “Statistisch gezien denk ik dat de afgeleide banen en snelheden en trajecten van de catalogus prima zijn,” zegt hij. “Maar we weten gewoon niet welke goed en welke slecht zijn.”Verder, Brown zegt, van de duizenden kleine vuurballen eerder gedetecteerd door andere, onafhankelijke enquãates met behulp van grond-gebaseerde camera’ s en radarstations, niet één heeft duidelijk aangetoond een hyperbolische Baan. “Als een tiende of een twintigste van een procent van de bevolking was hyperbolisch zoals Loeb en Siraj beweren, je zou verwachten dat een behoorlijk aantal hyperbolics in de gegevens van de grond-gebaseerde netwerken—maar we zien dat niet.”
toch voegt Brown eraan toe: “het is fantastisch dat anderen uit verschillende disciplines komen en hun eigen aanpak toepassen op deze rijke dataset…. Interstellaire meteorieten moeten de atmosfeer van de Aarde raken, en vuurballen zijn de natuurlijke manier om ze te zoeken. We moeten ze alleen overtuigend vinden, op manieren die niet kunnen worden afgedaan als meetonzekerheden.”
dit maakt natuurlijk deel uit van Loeb en Siraj ‘ s grote plan. De volgende stap in de zoektocht naar interstellaire meteoren, zeggen ze, is ervoor te zorgen dat potentieel hyperbolische vuurballen niet alleen kunnen worden gedetecteerd, maar ook gekarakteriseerd. Waargenomen met de juiste apparatuur, kan het licht van een vuurbal worden opgesplitst in een veelkleurig spectrum dat fungeert als een “barcode” om de chemische samenstelling van het object te onthullen—een kritische aanwijzing over het al dan niet ontstaan rond onze zon.
“om de paar jaar zouden we een van deze hyperbolische meteoren moeten hebben,” zegt Loeb. “Als we er gewoon voor zorgen dat waarnemers vuurballen met overmatige snelheden markeren, zouden we in staat moeten zijn om spectroscopische onderzoeken op te zetten om elk spectrum te krijgen als het in de atmosfeer opbrandt en inderdaad een oorsprong buiten ons zonnestelsel aan te tonen. Dit is zeker iets waard om in te investeren!”