Phaethon: de ruimterots met een lappendeken aan oppervlak
Een planetoïde die soms harder oplicht dan verwacht, en soms juist minder. Dat is het raadsel rond Phaethon, een rotsblok van zo'n 5 kilometer groot dat regelmatig dicht langs de aarde scheert. Nieuw onderzoek laat zien waarom dit object zich zo wisselend gedraagt: zijn oppervlak is waarschijnlijk niet overal hetzelfde.
Phaethon is geen gewone planetoïde. Het is de bron van de Geminiden, de bekende meteorenregen die je ieder jaar in december kunt zien. Astronomen bestuderen Phaethon al jaren met een techniek die polarimetrie heet: ze meten hoe het zonlicht dat van het oppervlak terugkaatst, trilt. Die trilrichting van licht heet polarisatie. Door te kijken hoe sterk het licht van een planetoïde polariseert, kun je iets te weten komen over het materiaal aan het oppervlak, zonder er ooit een ruimtesonde naartoe te hoeven sturen.
Bij Phaethon viel al eerder iets vreemds op. In 2016 was het teruggekaatste licht veel sterker gepolariseerd dan in 2017, bij vergelijkbare hoeken tussen de zon, Phaethon en de telescoop op aarde (die hoek heet de fasehoek). Het verschil liep op tot ongeveer 10 procentpunt. Dat is behoorlijk veel voor een en hetzelfde object.
Om dit raadsel verder uit te pluizen, deden onderzoekers in 2019 nieuwe metingen met de Nordic Optical Telescope, een telescoop op La Palma. Ze volgden Phaethon bij fasehoeken tussen de 32 en 103 graden. De uitkomst: de polarisatiewaarden van 2019 zaten precies tussen die van 2016 en 2017 in.
Met een bestaand 3D-vormmodel van Phaethon konden de onderzoekers berekenen welk deel van het oppervlak tijdens elke waarneming vooral zichtbaar was, en dus het meeste licht terugkaatste. Daaruit bleek dat de telescoop in 2019 een vergelijkbaar stuk oppervlak in beeld had als in 2016, meer dan in 2017.
De onderzoekers onderzochten verschillende verklaringen. Misschien verschilt de korrelgrootte van het stof en gruis (het zogeheten regoliet) op het oppervlak per plek. Misschien speelt de helderheid van het oppervlak (de albedo) een rol. Ook de precieze kijkhoek vanaf de aarde kan meespelen. Geen van deze factoren kon los van elkaar het hele verschil verklaren. Maar de meest aannemelijke verklaring is dat het oppervlak van Phaethon op verschillende plekken uit ander materiaal bestaat, aangevuld met een effect van de waarnemingshoek.
Wat betekent dit (nog) niet: dit is één onderzoek, gebaseerd op metingen uit drie waarnemingsperiodes. De onderzoekers kunnen de verschillende verklaringen nog niet volledig los van elkaar bewijzen. Het is dus nog geen vaststaand feit dat het oppervlak ongelijkmatig is samengesteld, wel de meest waarschijnlijke verklaring op basis van de huidige gegevens. Vervolgonderzoek, bijvoorbeeld met nog meer waarnemingen bij verschillende hoeken, moet dit verder bevestigen.
Waarom is dit interessant? Phaethon is een bijzonder object: het lijkt qua baan op een komeet, maar gedraagt zich qua samenstelling meer als een planetoïde. Begrijpen hoe zijn oppervlak eruitziet, helpt wetenschappers te snappen hoe zulke overgangsobjecten zijn ontstaan en hoe ze uiteenvallen tot meteorenregens zoals de Geminiden die wij vanaf aarde zien.