Simulaties met een supercomputer laten zien hoe planetoïden zoals Bennu en Ryugu hun draaitolachtige vorm krijgen. Queenlid Brian May legde zijn gitaar opzij en maakte ten behoeve van het onderzoek 3D-foto’s en filmpjes van het vormingsproces.

Bennu en Ryugu zijn twee planetoïden die om de zon draaien in banen die grotendeels tussen die van de aarde en Mars liggen. Hun banen kruisen soms die van de aarde – en daarom houden wetenschappers ze goed in de gaten. In 2018 kregen de planetoïden beide zelfs een ruimtevaartuig op bezoek. Bennu kreeg gezelschap van NASA’s OSIRIS-REx en Ryugu verwelkomde Hayabusa 2 van de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA.

De planetoïden hebben een opvallende vorm: ze zien er een beetje uit als een draaitol. Ze hebben puntige polen en aan de evenaar zijn ze wat uitgerekt. Ook hebben Bennu (die een diameter heeft van 525 meter) en Ryugu (ongeveer een kilometer in doorsnee) grofweg dezelfde dichtheid. Daardoor vermoeden onderzoekers dat de twee eenzelfde ontstaansgeschiedenis hebben. Mogelijk komen ze voort uit een groter object dat door een botsing is opgebroken.

Overstroming, komeet of bloedregen: hoe natuurrampen al in de zestiende eeuw politiek werden uitgebuit
LEES OOK

Overstroming, komeet of bloedregen: hoe natuurrampen al in de zestiende eeuw politiek werden uitgebuit

Al in de zestiende eeuw werden natuurrampen ingezet voor politieke doeleinden, ontdekte historicus Marieke van Egeraat. Want ...

Botsingssimulaties

Die botsingstheorie moet echter ook een belangrijk verschil verklaren: uit spectroscopisch onderzoek blijkt dat Ryugu een stuk minder water bevat dan Bennu. Hoe kan dat als de twee voortkomen uit hetzelfde materiaal? En hoe komen ze aan hun draaitolachtige vorm?

Om hierachter te komen, simuleerde een groep onderzoekers onder leiding van de Franse planeetwetenschapper Patrick Michel met een supercomputer een scala aan botsingen waaruit planetoïden zoals Bennu en Ryugu kunnen ontstaan.

Uit de simulaties blijkt dat het materiaal dat uit zo’n botsing voortkomt eerst een schijf vormt. Daarna trekt het samen tot een draaitolvorm of een afgeplatte bol. Dit geheel begint te draaien. Dat veroorzaakt een centrifugale kracht die binnen een miljoen jaar – een astrofysische oogwenk – voor een extra uitstulping rondom de evenaar zorgt.

Bennu en Ryugu. Foto: ESA

De simulaties verklaren ook het verschil in de hoeveelheid water die de resulterende planetoïden bevatten. De fragmenten van de botsing krijgen niet allemaal dezelfde hoeveelheid hitte voor de kiezen. En die hitte bepaalt hoeveel water er overblijft. Fragmenten die veel hitte te verduren hebben gekregen, vormen relatief waterarme planetoïden. Fragmenten die koeler zijn gebleven, leveren meer waterrijke planetoïden op.

Stereoscopie

Brian May maakte samen met Claudia Manzoni van de London Stereoscopic Company stereoscopische afbeeldingen en video’s van de simulaties. May is niet alleen gitarist, maar ook gepromoveerd astrofysicus. Claudia Manzoni is scheikundig ingenieur en materiaalwetenschapper. De twee delen een passie voor stereoscopie: twee subtiel verschillende beelden kunnen een 3D-beeld opleveren wanneer je ze los van elkaar bekijkt met je linker- en rechteroog.

De stereoscopische afbeeldingen en video’s laten zien hoe de individuele fragmenten zich na de gesimuleerde botsingen gedragen. Ook brengen ze de grote diversiteit in de mate van verhitting in beeld. ‘Daardoor kunnen bij een botsing zowel samenvoegsels ontstaan die aan weinig hitte hebben blootgestaan, zoals Bennu, als exemplaren die uit meer verhit materiaal bestaan, zoals Ryugu’, zegt May in een persbericht.

Het onderzoek, met de gitarist annex astrofysicus als coauteur, is gepubliceerd in Nature Communications.

Stereoscopische beelden uit Michel et al.
De stereoscopische beelden die Brian May en Claudia Manzoni maakten, laten zien hoe deeltjes van verschillende hitte zich gedragen tijdens een botsing (boven) en erna (onder). Bron: Michel et al. (2020)/CCA 4.0

Race naar de maan

Het onderzoek naar de vorming van planetoïden is niet de eerste gelegenheid waarvoor May zijn stereoscopische talent aanwendt. Ook wanneer hij zich vooral met muziek bezighoudt, knutselt May geregeld aan stereoscopische foto’s – naar verluidt zelfs in de kleedkamer tijdens de pauzes van concerten.

Eind 2019 kwam een boek uit over de ruimtewedloop tussen de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie waarvoor May de stereoscopische foto’s maakte. Race naar de maan 3D vertelt aan de hand van 150 fotoparen hoe de VS de wedstrijd wisten te winnen en een vlag in de maan konden prikken. Wie na het bekijken van de stereoscopische foto’s en video’s uit het planetoïdenonderzoek meer wil zien van Mays knutselkunsten kan dus in dat boek duiken.

Bekijk hieronder een heuse unboxingvideo van Race naar de maan 3D. Wil je het boek zelf unboxen (en lezen)? Dan kun je het bestellen in onze shop.