Sommige meteoren laten paden achter die tot een uur lang duren. Nu weten we misschien waarom
Om een blijvend spoor achter te laten, moeten meteoren laag mikken. Uit een nieuwe enquête naar vallende sterren blijkt dat meteoren die op 90 kilometer hoogte door de lucht schieten een blijvende nagloed achterlaten, in tegenstelling tot degenen die op grotere hoogten opbranden.
Meteoren zijn normaal gesproken gebeurtenissen die je snel ziet en mist. Een deeltje ruimtepuin laat een vlammend spoor van licht achter terwijl het door de atmosfeer zoeft, en dan is het weg. Maar soms laat een meteoriet een blijvende nagloed achter. Astronomen hebben deze persistentie treinen al meer dan een eeuw opgemerkt, maar er bleven vragen over hun oorsprong.
Nu heeft de eerste systematische enquête naar persistentie treinen onthuld wat voor soort meteoriet het meest waarschijnlijk een trein achterlaat. Astronomen melden in de Journal of Geophysical Research: Space Physics van juli dat in tegenstelling tot eerdere aannames, de belangrijkste variabele voor het achterlaten van een persistentie trein voor een meteoriet zijn hoogte in de atmosfeer is, niet zijn snelheid of helderheid.
Amateur-astronomen nemen dergelijke sporen vaak op "als een leuke film", zegt astrofysicus Gunter Stober van de Universiteit van Bern in Zwitserland, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. "Dit is echt het eerste meer alomvattende, totaaloverzicht van statistieken."
Permanenten treinen ontstaan wanneer metalen die zijn verbrand vanaf de binnenkomende ruimterots reageren met zuurstof, vooral ozon, in de atmosfeer. De chemische reactie geeft warmte en licht af, waardoor de trein tientallen minuten of zelfs tot een uur blijft bestaan. Ze kunnen kronkelen en draaien als lichtgevende slangen terwijl de wind ze meeneemt.
Studies uit de jaren 1940 en 1950 suggereerden dat treinen zeldzaam zijn, en slechts voorkomen bij 1 op de 750 meteoren, en vooral geassocieerd met de helderste meteoren. Meer recente studies richtten zich op de Leonid meteorietstorm in het begin van de jaren 2000, die de meest dramatische regenbui in decennia was. Die studies concludeerden dat alleen de snelste meteoren, die met een snelheid van ongeveer 70 kilometer per seconde racen, treinen achterlaten.
Maar deze enquêtes waren ofwel te breed, met eenmalige waarnemingen van meteoren door waarnemers over de hele wereld, of te nauw, met de focus op een enkele spectaculaire meteorietenregen.
Om een meer uniforme catalogus te maken, hebben astrofysicus Logan Cordonnier en collega's een camera opgezet om bijna twee jaar lang naar hetzelfde stukje lucht boven New Mexico te staren. Van oktober 2021 tot juli 2023 nam het instrument elke lichtstreep op die zijn gezichtsveld kruiste. In die tijd nam het team bijna 7.500 meteoren op, waarvan ongeveer 850 persistentie treinen achterlieten. Niet alleen waren treinen vaker dan verwacht - ongeveer 1 op de 8 meteoren liet een trein achter, en 1 op de 19 duurde langer dan vijf minuten - maar treinen werden achtergelaten door meteoren van alle snelheden en helderheden.
"Sommige van de eerder vastgehouden ideeën waren dat deze persistentietreinen alleen werden gevormd door de snelste, heldere meteoren," zegt Cordonnier van de Universiteit van New Mexico in Albuquerque. "We ontdekten dat het niet snel hoeft te zijn. De meeste van de persistentietreinen werden gevormd door langzamere meteoren."
De echte bepalende factor was de beschikbaarheid van ozon, zegt Cordonnier. Meteoren die doordrongen tot hoogten van 90 kilometer waren veel waarschijnlijker om treinen achter te laten dan die hoger waren. Dat is boven de ozonlaag van de aarde, maar er is een kleine concentratie ozon op die hoogte, zegt Cordonnier. Hoewel theoretisch gezien meteorieten die door de ozonlaag gaan ook sporen kunnen achterlaten, merkt Cordonnier op dat maar weinig meteorieten het zo ver halen zonder te desintegreren.
Toekomstige observaties van persistentietreinen kunnen helpen bij het onderzoeken van de chemie van deze ongrijpbare atmosferische laag. Het gebied "is de plek op je rug waar je niet kunt krabben", zegt Cordonnier. "Het is te hoog in de atmosfeer voor weerballonnen, en het is te laag voor satellieten om directe metingen te verrichten. Het is een moeilijke regio om te onderzoeken." Persistentietreinen "komen echter gratis voor, de hele tijd. We hoeven alleen maar te kijken en ze te zien."
Stober zou graag zien dat de gegevens in de nieuwe catalogus worden toegepast op een andere vraag: Waarom behouden sommige treinen hun vormen zo lang, terwijl andere snel diffunderen? Het verklaren van de chemie die treinen in de eerste plaats produceert, is interessant, "maar je hebt een kracht nodig om de trein als trein te houden," zegt hij.
Atmosferische fysici hebben gesuggereerd dat kleine, geladen stofkorrels die van de meteoriet zijn afgestoten een elektrisch veld kunnen produceren dat de trein bij elkaar kan houden. Meer onderzoeken naar deze catalogus en andere zouden kunnen helpen om deze opvatting te bewijzen of te weerleggen.
