Kometen



Kometen zijn de zwervers van het zonnestelsel. Ze komen van heinde en verre, het vuil hangt ze aan hun ijzige lichaam en overal waar ze komen, laten ze sporen na. Soms dienen ze zich aan als onverwachte gasten in de buurt van de zon, waarbij ze vooral aandacht trekken dankzij hun plotseling uitdijende en heldere ‘staarten’ van stof en gas...



De ‘komeet van Halley’ is bij het grote publiek waarschijnlijk de bekendste in zijn soort. Maar na zijn teleurstellende optreden in 1986, waren het Hale Bopp en Hyakutake die waarnemers midden jaren negentig wérkelijk verbluften. Overigens, nog geen tweehonderd jaar geleden werden kometen door velen gezien als brengers van groot onheil. Wat weten we tegenwoordig eigenlijk over deze frappante hemellichamen?

Opbouw
Hoewel kometen met hun atmosferische eigenschappen gigantische afmetingen kunnen aannemen, zijn ze, teruggebracht tot hun wezen, doorgaans niet groter dan enkele kilometers. We hebben het dan uitsluitend over de min of meer vaste komeetkern, of de nucleus, die aan het oppervlak voornamelijk bestaat uit koolstoffen, ijzig materiaal en verscheidene organische verbindingen. Vermoedelijk bezitten de meeste kometen daaronder nog een klein rotsachtig inwendige.

Wanneer een komeet de zon nadert en vluchtige stoffen uit het inwendige verdampen en naar buiten stromen, ontstaat er rondom de nucleus een omvangrijke coma van stof en gas. Deze gaat vervolgens vaak over in een uitgestrekte staart die zich soms wel over honderden miljoenen kilometers uitstrekt. Visueel is er meestal zelfs sprake van twee staarten: een lichtzwakke blauwige gas- of plasmastaart die onder invloed van de zonnewind in de tegenovergestelde richting van de zon wijst, en een lichtheldere stofstaart die meestal in het verlengde ligt van de baan die de komeet aflegt.

Verschijning
In het zonnestelsel leggen kometen enorme afstanden af in langgerekte parabolische banen. Deze strekken zich vaak uit tot in de buitendelen van het zonnestelsel. Telkens wanneer een komeet dichter in de buurt van de zon komt, verdampt een klein deel van zijn oppervlaktemateriaal, waardoor er een coma van stof en gas rond de nucleus groeit. Pas op het moment dat de zonnewind en de lichtdruk krachtig genoeg zijn, begint zich geleidelijk een staart te vormen.

De omvang en de verschijningsvorm van een staart is onder meer afhankelijk van de afstand tot de zon, de snelheid van de komeetkern, de hoek waaronder waarnemers vanaf aarde hem bekijken en – uiteraard – de chemische samenstelling van het uitgestoten materiaal. De helderheidstoename van een komeet die de zon nadert, is overigens niet alleen het gevolg van de groei van het oppervlak dat licht reflecteert, maar vooral van de toenemende fluorescentie in de coma. Dit proces begint al voorbij de baan van de planeet Jupiter een belangrijke rol te spelen.

Bij een heldere komeet krijgen we zoals gezegd vaak twee staarten te zien: een opvallende helderwitte stofstaart en een meer transparante blauwachtige gas- of plasmastaart. De laatste waaiert altijd weg van de zon, en bestaat uit elektrisch geladen deeltjes (ionen) die met de zonnewind worden meegevoerd. Wie de verschijning van Hale-Bopp in 1997 bewust heeft meegemaakt, zal dit niet licht zijn vergeten. Bij deze komeet waren de twee staarten onmiskenbaar van elkaar gescheiden.

Ten slotte manifesteert zich bij kometen dikwijls nog een derde staart. Deze blijft voor het blote oog echter onzichtbaar, omdat ze volledig bestaat uit waterstofgas. Dit waterstof wordt geproduceerd tijdens chemische reacties in de coma, die plaatsvinden door de absorptie van UV-straling van onze moederster.

Wanneer een komeet de binnendelen van het zonnestelsel doorkruist, kunnen grote fragmenten van de nucleus afbreken. Dit gebeurt relatief vaak bij langperiodieke kometen die door de zwaartekracht van de zon uit de Oortwolk zijn getrokken en voor de eerste keer in de buurt van de zon komen. Het nog ‘verse’ oppervlaktemateriaal zal dan betrekkelijk snel verdampen of afbreken. Vanwege de helderheidstoename die hierdoor ontstaat, is een dergelijke gebeurtenis voor een aangename verrassing. Een op het eerste gezicht onbeduidend komeetje kan immers onverwachts uitgroeien tot een hemelverschijnsel van formaat. Mede hierom houden fanatieke amateur-astronomen vrijwel alle kometen die hun perihelium naderen nauwlettend in de gaten.

Deep Impact
Dat een komeet plotseling sterk in helderheid kan toenemen, hebben astronomen reeds 'eigenhandig' aangetoond door in 2005, in het kader van de ruimtemissie Deep Impact, een zwaar object op de kern van komeet 9P/Tempel 1 te laten inslaan. De inslag veroorzaakte een krater van 100 meter in doorsnede en 30 meter diep en een heldere stofwolk die door de moedersonde, maar ook vanaf aarde, uitgebreid kon worden geanalyseerd.



Soorten kometen
Astronomen hanteren een scheiding tussen langperiodieke en kortperiodieke kometen. De meeste kometen behoren tot de eerste groep, waarvan de bekende leden slechts éénmalig worden waargenomen gedurende hun vlucht door de binnendelen van het zonnestelsel. Door hun extreem langgerekte banen, verblijven zij hierna weer voor tienduizenden of miljoenen jaren buiten de baan van Pluto. Kort-periodieke kometen, daarentegen, scheren gemiddeld ruwweg elke 200 jaar door hun aphelium. Dit betekent overigens niet per definitie dat zij bij elke passage garant staan voor een hemelshow.

Wetenschappelijke voorgeschiedenis
Hoewel het fenomeen ‘komeet'’al eeuwen – zo niet millennia – bekend was, werd het idee dat deze hemellichamen in parabolische banen bewegen pas in de zeventiende eeuw geopperd. Giovanni Borelli, de geleerde die zich hierover het eerst uitsprak, veronderstelde echter dat alle kometen de zon slechts éénmaal zouden naderen om daarna weer voorgoed in het heelal te verdwijnen.

Krap een halve eeuw later werd deze aanname weerlegd door Edmond Halley, die de krachttheorieën van Newton toepaste op een komeet die in 1531 al eens was waargenomen. Halley voorspelde dat deze komeet in 1758 zou terugkeren en daarna elke 76 jaar opnieuw. Hoewel hij het zelf niet meer mocht meemaken, bleek zijn berekening in 1758 correct. Tegenwoordig kennen we het hemellichaam waar Halley zijn reputatie aan verbond als de komeet van Halley. Dat in werkelijkheid álle kometen die de zon passeren door hun gesloten banen terugkerende objecten zijn, is pas sinds medio twintigste eeuw geaccepteerd dankzij het werk van Jan Hendrik Oort.

Zonnescheerders & fragmentatie
Wanneer een komeet door de binnendelen van het zonnestelsel scheert, is hij niet alleen onderhevig aan de zwaartekracht van de zon. Ook andere hemellichamen oefenen krachten uit, vooral op objecten die op een kleine afstand passeren. Soms kan een komeet hierdoor een wijdere baan om onze moederster gaan beschrijven, maar het is ook mogelijk dat deze baan juist wordt gecomprimeerd, waardoor de ‘vuile sneeuwbal’ zich plots een weg door de ijle zonneatmosfeer baant. De wrijving die dan ontstaat, is vaak voldoende om de komeet verder af te remmen, waardoor deze zich in volle vaart op de zon stort. Eind jaren negentig registreerde de Europees-Amerikaanse ruimtesonde twee van zulke zonnescheerders die hun tocht door de corona niet zouden overleven. Hun inslagen veroorzaakten twee spectaculaire uitbarstingen van zonnematerie.

Naast de zon, krijgen ook de planeten af en toe botsingen met kometen te verduren, zij het minder frequent. In 1994 werd een dergelijke inslag voor het eerst in de geschiedenis waargenomen nadat de komeet Shoemaker-Levy 9 door de zwaartekracht van Jupiter was ingevangen. Al enige tijd daarvóór, was de komeet onder invloed van de getijdenwerkingen uiteengevallen in zeker twintig grote fragmenten, die later stuk voor stuk op de gasreus insloegen en immense donkere stofwolken in de atmosfeer achterlieten. Komeetfragmentatie komt wel vaker voor in de omgeving van massieve hemellichamen.



Röntgenbronnen?   
Verwarring alom toen Amerikaanse en Duitse astronomen in 1996 bekend maakten dat de nucleus van de komeet Hyakutake een sterke röntgenemissie bezat. Kleine ijsachtige objecten hóren immers geen röntgenlicht uit te zenden. Althans, niet met de intensiteit die de onderzoekers met de ROSAT-satelliet hadden waargenomen. Om het vraagstuk nog complexer te maken, bleek dat de röntgenemissie van Hyakutake sterke fluctuaties vertoonde binnen een tijdsbestek van slechts uren.

Hoewel astronomen nog steeds hoofdbrekens krijgen van de ROSAT-waarnemingen, hebben wetenschappers al enkele mogelijke verklaringen aangedragen. De meest waarschijnlijk hypothese stelt dat minuscule organische deeltjes op het oppervlak van de komeet zich onder specifieke omstandigheden als metaalachtig materialen gedragen die de röntgenstralen van de zon weerkaatsen. Dit zou impliceren dat Hyakutake zélf niet de bron van de waargenomen emissie was.

Brachten kometen het leven?
Volgens een groeiende groep wetenschappers leverden kometen een belangrijke bijdrage aan de evolutie van het leven op aarde. Niet alleen zouden talrijke inslaande kometen in de oertijd van onze planeet de oceanen met water hebben ‘gevuld’; kometen zouden mogelijk ook de bouwstenen van het leven naar de aarde hebben gebracht.

De eerste veronderstelling werd al in 1986 geopperd. Het onderliggende idee is simpel: elke dag zouden gemiddeld twintig komeetjes de dampkring binnendringen. De objecten, met een massa van twintig tot veertig ton, verdampen daarbij volledig. En na een condensatieproces slaat het water uiteindelijk neer op het aardoppervlak. In de loop van de miljarden jaren zouden zich hierdoor de oceanen op onze planeet hebben gevormd. Toch is deze redenering, die voornamelijk is gebaseerd op beelden van de satelliet Dynamics Explorer uit 1986, altijd omstreden geweest. Critici beweren dat de vlekjes in de beelden niet komeetjes zijn die de dampkring binnendringen, maar veroorzaakt worden door achtergrondruis.

Ten tweede wijzen spectroscopische metingen ondubbelzinnig op de aanwezigheid van grote hoeveelheden complexe moleculen, zowel in de coma’s als in de staarten van kometen. Het gaat dan, naast stoffen als water, methaan, ammonia, en koolstofmonoxide, om ethanol, methanol en waterstofcyanide. Wetenschappers vermoeden zelfs dat kometen nog meer complexe, organische, moleculen met zich meedragen, waaronder aminozuren. Het zijn vooral deze aminozuren die worden beschouwd als essentiële ingrediënten voor het ontstaan van leven. Door het oerbombardement van meteoren, kleine planeetjes én kometen dat de aarde zo’n vier miljard jaar geleden onderging, zouden deze ‘bouwstenen van het leven’ de aarde hebben bereikt. Waarschijnlijk deden chemische processen onder invloed van blikseminslagen of vulkanisme vervolgens de rest…

Auteur(s):     A.S.