 |
Astronomie
De planeet Pluto
Menu zonder JAVA
Home > Astronomie >Pluto.html
De planeet Pluto
16-01-2011: Een kleine update over de New Horizons ruimtemissie naar Pluto.
21-11-2005:
Twee nieuwe manen ontdekt via de waarnemingen van Hubble Space Telescope.
Lees er hier meer over.
Baan
van Pluto
Ontdekking van Pluto in 1930
De
naam van de nieuw ontdekte planeet
De
samenstelling van het oppervlak van de planeet Pluto
Het binnenste van de planeet Pluto en zijn maan Charon
Pluto's atmosfeer en die van Charon
De ontdekking van Pluto's maan, Charon
Vergelijkenderwijs met andere planeten
Verwijzingen naar websites over Pluto
Pluto’s 248-jarige durende omloop om de Zon vindt niet plaats in een cirkelvormige baan, zoals overigens geen van de planeetbanen cirkelvormig is. De baan van Pluto is echter meer ellipsvormig dan die van andere planeten. Met een eccentriciteit van 0,25 heeft Pluto de meest ellipsvormige baan van allemaal. Hierdoor is de kortste afstand van Pluto tot de Zon ca. 29,7 AE (astronomische eenheden, 1 AE is ca. 150 miljoen kilometer) en de grootste afstand bedraagt ca. 49,7 AE. Onderstaande figuur maakt duidelijk hoe de baan van Pluto is gelegen ten opzichte van de andere planeten
Het gehele systeem van de
“binnenplaneten” (Mercurius, Venus, Aarde en Mars) is uitgelicht en
dit geheel past in het kleine gebied in het midden van de tekening. Het
geheel is op schaal getekend. Hierna ziet u Jupiter, Saturnus, Uranus,
vervolgens flink wat verder de baan van Neptunus en dan tenslotte Pluto.
Merk op dat de banen van alle planeten, behalve Pluto min of meer in
hetzelfde vlak liggen. Alleen Pluto’s baan maakt een vrij grote hoek met
de rest, ca. 17 graden.
Door de grote
eccentriciteit van Pluto, beweegt deze zich van tijd tot tijd binnen
de baan van Neptunus. Als u naar de planeten zelf kijkt,dan ziet u kleine
pijltjes die aangeven hoe recht of hoe scheef de planeet geöriënteerd is
in de ruimte. Onze Aarde staat met een hoek van ongeveer 23°27’ schuin,
maar ook andere planeten staan schuin.
Uranus
staat zelfs geheel op zijn kant (hoek is 90 graden) en hierover leest u
meer bij de astrologische beschrijving van het teken Waterman en zijn
beheersende planeet Uranus (zie: http://home.kpn.nl/jligteneigen/Lessen/Waterman.html
)
Pluto
staat zelfs nog meer op zijn kant, nl. 120 graden en Pluto is in dit
opzicht toch wel een bijzondere planeet.
Ondanks het feit dat Pluto gedurende 20 jaar binnen de baan van Neptunus
komt, ontstaan er toch nooit botsingen tussen deze twee planeten, omdat ze
zogenaamd in een 2:3 resonantie met elkaar bewegen. Dat wil zeggen bij
elke 3 volledige omlopen van Neptunus, de planeet Pluto 2 volledige
omlopen aflegt.
De
ontdekking van de planeet Pluto.
Het verhaal van Pluto’s
ontdekking begint eigenlijk bij Percival Lowell, de stichter van het Lowel
Observatorium in Falgstaff te Arizona (USA). Lowel was hevig geïnteresseerd
in een zogenaamd Trans-Neptuniaans object. Dit object zou opgespoord
kunnen worden door de verstoringen in de baan van Neptunus te bestuderen.
Op soortgelijke wijze werd de planeet Neptunus ontdekt door de
verstoringen in de baan van Uranus te bestuderen en de ontdekking van
Neptunus geldt nog steeds als een van de grootste hoogstandjes in de
astronomische rekenkunde.
Lowell jaagde naar de
planeet Pluto als door obsessie gedreven. Hij berekende waar de nieuwe
planeet zich zou ophouden en speurde de hemel af op de lokatie waar de
planeet zou moeten staan. Lowell stichtte zelfs een observatorium en
betaalde drie grote speurtochten naar de nieuwe planeet. In 1916 stierf
Lowell zonder de planeet ontdekt te hebben, maar de zoektocht in het
observatorium ging gewoon door. In 1929 werd een speciale camera en een 13
inch (32,5 cm) objectief gebouwd om de zoektocht naar de onontdekte
planeet te vervolgen.
Er werd een jongeman
ingehuurd die de derde zoektocht zou gaan leiden en hiermee werd Clyde
Tombaugh de eerste Amerikaan die een planeet zou ontdekken.
Amateur-astronoom Clyde
Tombaugh kwam uit Kansas en was ingehuurd om met de nieuwe camera opnamen
te maken met fotografische platen en om deze platen dagelijks met elkaar
te vergelijken. Dit gebeurde met een apparaatje, de zgn. “blink
comparator”. Op 18 februari 1930 vond Tombaugh eindelijk wat hij zocht:
een zeer klein object dat zich zeer langzaam tussen de sterren door bewoog
in de constellatie van de Tweelingen.
Tombaugh was bezig om
planeten te zoeken in het vlak van de ecliptica, waar natuurlijk de meeste
planeten hun banen afleggen. Lowell’s berekeningen bleken helemaal niet
zo ver naast de waarheid te liggen. Sterker nog: Pluto werd gevonden op
één van Lowell’s favoriete vooraf berekende plaatsen aan de hemel.
Tombaugh had eigenlijk
wel gewoon geluk dat hij Pluto vond na slechts enkele maanden zoekwerk,
het had ook heel anders kunnen verlopen. Tombaugh beschreef zijn werkwijze
o.a. in het boek “Out of the darkness: The Planet Pluto”: hij maakte
foto’s om de zes dagen. Elke bewegende planeet zou zodoende zichtbaar
moeten worden tegen de achtergrond van de “onbeweeglijke Vaste
Sterren”.
Een van de fotografische
platen ziet u hieronder afgebeeld. Ze werden op 23 en 29 januari 1930
genomen.
Na Pluto’s ontdekking
zocht Tombaugh nog verwoed naar andere planeten in het vlak van de
ecliptica, maar er werd geen enkel ander object meer waargenomen.
Achteraf gezien was het
puur geluk dat Pluto werd gevonden, want latere en betere berekeningen
tonen aan dat de verstoringen door de Pluto op de baan van Uranus en
Neptunus totaal niet relevant zijn: de massa van Pluto is veel te gering
om enig effect te kunnen hebben op de banen van de genoemde planeten. De
ontdekking kan beter worden toegeschreven aan het grote
doorzettingsvermogen van Tombaugh en diens onophoudelijk speuren en
vergelijken van de fotografische platen.
De
naam van de nieuw ontdekte planeet.
De tiende planeet werd
met de naam Pluto gedoopt, een naam die door Venetia Burney werd gegeven,
een 11-jarig meisje dat woonde in Oxford – Engeland. Deze naam werd
gretig aangenomen door de astronomen van het Lowell Observatorium, omdat
de eerste twee letters overeenkwamen met de initialen van Percival Lowell.
Venetia’s oudoom, Henri
Madan, leefde van 1838 tot 1901 en was meester in de wetenschappen op Eton,
een beroemde privéschool in Engeland. Merkwaardig genoeg was het Henri
die in1878 de namen verschafte van de twee manen van Mars, Phobos en
Deimos. Blijkbaar zit de naamgeving van hemellichamen toch een beetje in
de familie.
Venetia werd later
lerares en trouwde met een wiskundige, Maxwell Phair. Ze heeft lange tijd
in Epsom – Engeland gewoond met haar man met wie ze een zoon had. In
2003 was Venetia 85 jaar en beantwoordde nog brieven van scholieren.
Op 13 maart 1930 werd een
“Lowell Observatory Observation Circular” uitgegeven door V.M. Slypher,
waarin deze de recente ontdekking wereldkundig maakte voor alle
astronomen. Als u dit officiële
bericht wil lezen, klikt u dan op deze link
naar het officiële bericht.
Op 14 maart bereikte het
nieuws Engeland en het was in dezelfde tijd dat Venetia op school net
bezig was met een project om de Zon en de planeten via een originele
manier “in kaart te brengen”. Op de Parent’s Union School hadden ze
al een tijdje een “nature walk” en deze werd op zekere tijd omgezet in
een “planet walk”, waarbij de Zon werd geschreven op een schoolbord
als een schijf van 60 cm doorsnede. Op 41 passen afstand kwam men
Mercurius tegen ter grootte van een kanarie-zangzaadje op het asfalt in de
straat.
Na 77 passen volgde
Venus, weergegeven door een kleine erwt. De Aarde werd weergegeven door
een grotere erwt, Mars werd door een kraal aangegeven en Jupiter door een
sinaasappel. Op 1019 passen werd Saturnus neergezet als een golfbal. Men
nam geen moeite meer om Uranus en Neptunus te plaatsen, aangezien die
afstanden door de kinderen niet meer op te brengen waren. Men kreeg ook
les in de oude Griekse en Romeinse Goden en hun eigenschappen en
heerschappijen.
Met deze kennis van de
planeten werd het nieuws van de ontdekking van de nieuwe planeet aan
Venetia verteld door haar grootvader, Falconer Madan op 14 maart 1930.
Venetia dacht er even over na en zei vervolgens “ik denk dat Pluto een
goede naam zal zijn”. De naam werd door de grootvader op een
kladpapiertje geschreven en op 15 maart werd de naam doorgegeven aan H.H.
Turner van de University Observatory in Oxford – Engeland.
Turner gaf dit bericht direkt door aan de Lowell Observatory en op 27 mei
1930 werd door de President van de Royal Astronomical Society de
bevestiging gegeven dat de naam Pluto officieel was erkend en aangenomen.
Op 28 mei verscheen het bericht in de London Times en werd de naam van Venetia Burney voor eeuwig in de boeken geschreven. Grappig genoeg was niemand blijkbaar in staat om een goede naam voor de nieuw ontdekte planeet op te geven. Zelfs de Astronomical Society kon geen betere naam bedenken dan “Kronos”, de vader van Zeus (Jupiter). Ook de veronderstelling dat Pluto zou zijn vernoemd naar de oranje gekleurde hond van Disney, berust op onzin.
De
samenstelling van het oppervlak van Pluto.
De oppervlakte
temperatuur op Pluto bedraagt ca. min 233 graden Celcius en dat is slechts
40 graden boven het absolute nulpunt (min 273 graden C), waarin alle
moleculen geen beweging meer bezitten. Vanwege deze enorme koude is alle
materie op het oppervlak in bevroren toestand.
Pas vanaf de jaren ’70
was de technologische vooruitgang in de techniek zover gevorderd dat Pluto
in zicht kwam van moderne telescopen en andere instrumenten op Aarde. Er
werden lichtanalyses gedaan met behulp van spectroscopen en in het
infrarode spectrum werden “lichtmonsters” genomen met de 4-meter
doorsnede telescoop van Mayal (op Kit Peak National Observatory –
Arizona). Deze analyses wezen duidelijk op bevroren methaan. Dit wees er
op dat het oppervlak meer een ijzig geheel is, dan een rotsachtige
samenstelling. Deze vaststelling maakte weer ruimbaan voor een nieuwe
serie onderzoeken naar een zwerm kleine ijzige objecten in de buitenste
regionen van het Zonnestelsel (de Kuipergordel). Het onderzoek hiernaar
duurt voort tot op de dag van vandaag.
Verdere analyses van
Pluto en zijn later ontdekte maan, Charon (1978) wijzen duidelijk op een
dichtheid van ongeveer “2 gram per kubieke cm”, hetgeen betekent dat
Pluto twee keer zo zwaar is als water en dit betekent weer dat Pluto en
ook Charon een gemengde samenstelling hebben van ijzige deeltjes (bevroren
gassen, ijs) tezamen met wat rotsachtig materiaal.
Op het oppervlak van
Pluto zijn tot op heden de volgende bevroren stoffen ontdekt: bevroren
Stikstof (N2), bevroren methaan (CH4) en kleine
hoeveelheden bevroren koolmonoxide (CO).
Op Charon is slechts bevroren water ontdekt. Deze vaststellingen zijn
gedaan via waarnemingen op Aarde en met de Hubble Space Telescope.
Zowel Pluto als Charon
bezitten mengsels van bevroren gassen en andere materialen. Dit kunnen
mineralen zijn of andere vaste stoffen, die weer kunnen bestaan uit
complexe organische verbindingen. De wetenschap heeft nog geen definitief
uitsluitsel kunnen geven over de uiteindelijke samenstelling. In ieder
geval zijn deze materialen over grote gebieden op de planeet Pluto
verdeeld en hun donkere kleur zorgt voor een geringe oppervlakte-reflectie
(Albedo). Op Charon zijn deze materialen veel gelijkmatiger verdeeld.
De nieuwe ruimtemissie
New Horizons zal in staat zijn om heel precieze gebieden aan te wijzen op
Pluto en Charon waar deze materialen zich bevinden. Dit zal pas in 2015
zijn en de lancering ervan is gepland voor januari 2006.
Het
binnenste van de planeet Pluto en zijn maan Charon.
Op dit moment weet men
niet zeker wat er zich in het binnenste van de planeet Pluto en zijn
voornaamste maan, Charon bevindt. Ook dit zal de ruimtemissie New Horizons
gaan uitzoeken in 2015. Toch kan men al op basis van vele andere
waarnemingen en andere veronderstellingen komen tot het beste model van
het binnenste.
Grote onzekerheden
bestaan er nog over de exacte grootte en dichtheid van deze hemellichamen.
Zoals de Engelse plaatjes hierboven laten zien, schat men de diameter van
Pluto in tussen de 1140 en 1200 kilometer en de dichtheid ergens tussen de
1,75 en 2,15.
Pas wanneer hier grotere zekerheid over komt, zal dit zeker weer leiden
tot een vernieuwde massa van Pluto en dit leidt dan weer tot een vernieuwd
model voor de gehele planetenberekening van ons Zonnestelsel, omdat de
massa van een planeet uitwerkt op de gravitatie die ze op andere planeten
uitoefenen. Op dit moment heeft men al een gigantische precisie bereikt en
dit zal alleen maar toenemen.
De oppervlakte bestaat
dus uit bevroren gassen en daarbinnen is er wellicht een dunnere schil van
vloeibaar water en/of organische stoffen. Dit is nog onzeker op dit
moment.
Het grootste deel is
waarschijnlijk van een rotsachtige samenstelling en op basis van modellen
van de planeetvorming en het feit dat het verval van radioactieve
elementen zorgt voor een interne opwarming van het binnenste deel, is het
waarschijnlijk dat het ijs is opgewarmd en gesmolten is en zich heeft
losgemaakt van de rotsachtige kern. De kern heeft zich dan gecomprimeerd
tot een echte rotskern, waaromheen een dikke laag ligt van ijs, zoals het
plaatje aangeeft.
Het binnenste van de maan Charon
Aangezien Charon kleiner is dan Pluto en ook een kleinere dichtheid bezit, is zijn binnenste structuur makkelijker in de model te vatten, maar de onbekendheid van de dichtheid van Charon maakt het toch weer onzeker om uitspraken te doen over de interne structuur van deze maan.
Het bovenstaande plaatje laat zien dat ook Charon een vaste, verharde kern bezit, met daar omheen een dikke laag ijs net zoals bij Pluto het geval is (de situatie rechtsboven in de afbeelding). Maar het kan evengoed zijn dat het binnenste van de maan zeer gelijkmatig is verdeeld, zoals de situatie rechtsonder in de afbeelding.
Ook hier zal de ruimtemissie New Horizons moeten uitwijzen welk van de modelen het juiste is.
De atmosfeer van
Pluto
Pluto
is in het bezit van een atmosfeer. Deze verrassende ontdekking werd in
1988 gedaan doordat Pluto in zijn langzame beweging precies voor een ster
schoof en deze ster daardoor geheel bedekte, een zogenaamde occultatie,
zoals hieronder wordt getoond:
Vanuit de Aarde gezien (deze beweegt onderaan in de afbeelding naar rechts naar links) schuift de planeet Pluto precies vóór de ster, die op zeer grote afstand staat. Deze sterbedekking duurt slechts enkele minuten.
Wat mag je normaliter
verwachten van een een planeet zonder atmosfeer? Op het moment dat de
occultatie net begint (het sterrelicht is dan nog voor 100% te zien) moet
het sterrelicht min of meer heel snel afnemen en bij volle bedekking tot
nul procent zijn afgenomen. Het sterrelicht gaat min of meer direct uit en
na de bedekking weer meteen aan.
Dit gebeurde echter niet bij de sterbedekking in juni 1988: Pluto's
atmosfeer werd als het ware van "achteren" belicht en het
sterrelicht ging geleidelijk uit en daarna ook geleidelijk weer aan, zoals
hieronder is getoond.
Door zorgvuldig te meten hoe de intensiteit van het sterrelicht verliep gedurende de occultatie, konden de onderzoekers een model maken van de atmosfeer van Pluto. Het blauwe gedeelte in bovenstaande afbeelding laat het intensiteitsverloop zien gedurende de 180 seconden durende occultatie van de ster. Merk op hoe de intensiteit in het begin geleidelijk afneemt, om daarna zeer snel tot nul te dalen. Gedurende 60 seconden was de ster volledig bedekt, waarna de ster weer zichtbaar werd en het omgekeerde patroon optrad. Op verschillende plaatsen op Aarde werd deze belangrijke sterkbedekking gevolgd.
Een atmosfeer van Stikstof.
Pluto is een van de VIER
bekende hemellichamen in het Zonnestelsel dat een atmosfeer heeft die
voornamelijk uit stikstof bestaat. Ook Saturnus' belangrijkste maan Titan
heeft zo'n atmosfeer, maar ook Neptunus' maan Triton en de Aarde.
Nu dus ook Pluto. Maar de atmosfeer van Pluto is erg dun en de druk
bedraagt naar schatting slechts 3 tot 100 microbar (dus 3 tot 100
miljoenste van de Aardse druk). De temperatuur in deze atmosfeer is
ongelooflijk laag (ergens tussen de -220 en -240 graden Celcius) dus de
stikstof die eventueel neerslaat op het oppervlak, zal in vaste vorm
neerkomen en omgekeerd zal door de extreem lage druk een eventuele
verdamping van stikstof op het oppervlak direct naar gasvormig stikstof
plaatsvinden (sublimatie), zonder dat dit eerst via een vloeibare vorm
gebeurt.
Op het oppervlak van Pluto zijn ijsvormen ontdekt van koolmonoxide en methaan en in ruimere mate van stikstof. Dit is vast komen te staan door de reflectie van zonlicht in een spectrum te analyseren. Om die redenen geloven de wetenschappers dat de dunne atmosfeer van Pluto ook sporen van koolmonoxide- en methaangassen moet bevatten.
Omdat Pluto met een hoek
van 120 graden in zijn baan draait, is de planeet onderworpen aan sterke
seizoensinvloeden. Daar waar het zonlicht (en dus warmte) het oppervlak
van Pluto bereikt, worden de ijsachtige stoffen gesublimeerd tot gassen
die in de atmosfeer terechtkomen.
In de atmosfeer is beweging aanwezig en de gassen worden getransporteerd
naar andere (koudere) plaatsen, waar zij dan weer neervallen op het
oppervlak van Pluto in ijsvorm. Omdat dit effect door de sterke
seizoensvariatie overal optreedt, is er dus een continue stroom aanwezig.
De kleinste afstand van
Pluto tot de Zon (het zogenoemde perihelium) betekent dat het relatief het
warmst is en dat bovenbeschreven effect continu aan de gang is. Maar
naarmate Pluto zich verder weg beweegt van de Zon, zoals nu het geval is,
kan de zonnewarmte niet meer voor sublimatie zorgen van ijsdeeltjes in
gasvorm. Sterker nog : Pluto's atmosfeer is langzaam aan het leeglopen,
omdat door de koude het gas zal terugvallen op het oppervlakte.
Hopelijk zal de New Horzions ruimtemissie nog op tijd bij Pluto aankomen
om waarnemingen te kunnen doen aan de atmosfeer van Pluto. Daarna is het
ruim 200 jaar wachten totdat Pluto weer in zijn perihelium komt, waarna de
sublimatie van oppervlakte-ijs weer op gang kan komen. Bij de aankomst
vnan New Horizons bij Pluto, zal het ruimtevaartuig in de schaduw van
Pluto komen en het zonlicht moet dan eerst door de atmosfeer van Pluto
schijnen voordat het dan het ruimteschip kan bereiken. Op die manier
kunnen de geavanceerde instrumenten van New Horizons vrijwel elk gas in
sporenconcentraties meten en dit zal een geweldige vooruitgang in kennis
over Pluto betekenen.
De gegevens die New Horizons zal verzenden naar de Aarde moeten eveneens
door de atmosfeer heen gezonden worden en deze stralen zullen enigszins
worden afgebogen en zullen worden gedetecteerd door de Radio Science
Experiment (REX) waardoor de gemiddelde moleculaire massa en de
temperatuur van de atmosfeer nauwkeurig in kaart kan worden gebracht.
De atmosfeer van Charon.
Aangezien nog niemand de
atmosfeer van Charon heeft aangetoond, kan niemand nog zeggen of Charon
een atmosfeer heeft of niet. Als Charon een atmosfeer zou bezitten, dan
moet deze nog dunner zijn dan die van Pluto.
De huidige spectroscopische analyses van Charon wijzen niet op een
atmosfeer. Mogelijkerwijs is die er wel geweest bij de vorming van de maan
ca. 4,5 miljard jaar geleden, maar de massa van Charon is zo klein dat
deze niet in staat is om een atmosfeer vast te houden en waarschijnlijk
zou een eventuele atmosfeer in relatief korte tijd in de ruimte verdampt
zijn.
De
ontdekking van Pluto’s maan, Charon
Charon werd ontdekt in
juni 1978 door de astronomen James Christy en Robert Harrington van het US
Naval Observatory in Amerika. De ontdekking werd min of meer toevallig
gedaan doordat beide heren bezig waren om de baan van Pluto rond de Zon
beter te doorgronden.
Toen James Christy de
beelden zag van de planeet Pluto viel het hem op dat de planeet een soort
uitstulping had. Het kon niet liggen aan de telescoop, want de sterren op
dezelfde foto waren rond van vorm. De
uitstulping was ook niet steeds aan dezelfde kant te zien, maar bewoog
zich contunu rond de planeet. De richting van de uitstulping had een
cyclus van 6,39 dagen, de rotatieperiode van Pluto. Dit
konden maar 2 dingen betekenen: ofwel Pluto bezat een berg van duizenden
kilometers hoog of er was een maan die rond Pluto cirkelde.
Men ging door bergen van
oude archieffoto’s heen en men ontdekte dat ook op oudere foto’s een
dergelijke uitstulping te zien was. Christy en Harrington werkten beide
onafhankelijk van elkaar. De een bepaalde aan de hand van de foto’s
welke hoek de uitstulping maakte met de pool van de planeet en de ander
berekende theoretisch waar die uitstulping zou moeten optreden.
Toen ze elkaars
resultaten vergeleken vonden ze een perfecte overeenkomst. Om helemaal 100
procent zeker te zijn, lieten zij de US Naval Observatory telescoop (1,5
meter doorsnede) nog één bevestiging maken en jawel… op 2 juli 1978
toonden de nieuwe beelden precies de uitstulping waar deze volgens de
berekeningen moest zijn. De nieuwe maan was ontdekt!
Op 7 juli 1978 werd de
ontdekking wereldkundig gemaakt en Christy stelde voor om de maan de naam
“Charon” te geven, genoemd naar de mythologische veerman die de zielen
van de doden naar de onderaardse rivier in het dodenrijk bracht. Behalve
deze mythologische naam is het waarschijnlijk niet toevallig dat de eerste
4 letters van de maan (char….) gelijk zijn aan de eerste 4 letters van
Christy’s vrouw, Charlene.
De status van Charon als
maan van Pluto werd later helemaal officieel toen Pluto en Charon in 1985
een serie verduisteringen met elkaar maakten. Nog weer later maakten de
Hubble Space Telescope en ook zeer geavanceerde telescopen vanaf Aarde
beelden van het systeem Pluto-Charon en hierop was duidelijk zichtbaar dat
Charon een zelfstandig hemellichaam was dat in een cirkelbaan om Pluto
heen bewoog op een afstand van slechts 1/4000-e graad. Dit komt overeen
met een afstand van 0,9 boogseconde tussen Pluto en Charon en op een
afstand van gemiddeld 40 AU is dit ca. 26.000 km afstand, aanzienlijk
minder dan de afstand tussen onze Maan en de Aarde (ca. 380.000 km).
naar boven
Op Pluto zijn de
gravitatiekrachten veel kleiner dan vergeleken met de Aarde. Vermoedelijk
is de gravitatie op Pluto ca. 1/16 deel van die op Aarde. Dit zou inhouden
dat vanaf de atmosfeer van Pluto de gassen methaan, koolmonoxide en
stikstof het universum in verdwijnen met een tempo van ca. 75 kg. Per
seconde. De zwaartekracht is nl. niet in staat deze gassen te blijven
aantrekken en in de atmosfeer te houden.
Dit gedrag lijkt erg veel
op dat van een komeet die, zoals bekend, een soort van “vuile
sneeuwbal” is, waarvan het materiaal ook ontsnapt, naarmate de komeet de
Zon nadert. Toch is Pluto ruim 100 keer zo groot als een gemiddelde komeet
en om die reden is Pluto weer géén komeet. Ook is de
ontsnappingssnelheid van materiaal vanaf een komeet ook veel en veel hoger
(tussen de 100 en 1000 keer sneller). Ook om die reden lijkt Pluto weer
niet op een komeet.
Om nu precies het
“ontsnappingsgedrag” van materiaal vanaf Pluto te meten, probeert men
de interactie tussen Pluto en de zogenaamde Zonnewind te meten. Zonnewind
is de stroom van geladen deeltjes die door de Zon wordt uitgestoten en
zich door het Universum beweegt. De Zonnewind bereikt alle planeten, ook
de Aarde en de interactie tussen deze geladen deeltjes en het magnetisch
veld van een planeet bepaalt hoe die deeltjes uit hun baan worden
betrokken en om de planeet heen hun weg vervolgen. Het bekende
Noorderlicht is een verschijnsel dat wordt veroorzaakt door deze
interactie.
Op dit moment is het niet
zeker hoe de interactie tussen de Zonnewind en Pluto in elkaar zit. De
ruimtemissie New Horizons zal dit verder in kaart moeten zetten. Bij deze
interactie spelen twee belangrijke factoren een grote rol : (1) de
ontsnappingssnelheid van gas uit de atmosfeer en (2) de grootte van het
magnetisch veld rond Pluto. Omdat de
kracht van de Zonnewind op deze afstand (tussen 30 en 40 AU) zo klein is,
kan toch zelfs een gering magnetisch veld van Pluto nog merkbare effecten
hebben op de stroom geladen deeltjes.
Als de uitstroom van gas
uit de atmosfeer van Pluto groter is dan 75 kg. Per seconde, dan zal Pluto
meer eigenschappen van een komeet bezitten. Als
de uitstroom aanzienlijk kleiner is, dan is het te verwachten dat de
Zonnewind door het kleine magnetisch veld
alsnog enigermate wordt omgebogen rond de planeet Pluto, hetgeen te
vergelijken is met de situatie bij Mercurius en Venus. Hoe
dan ook, het ontsnapte gas uit de atmosfeer zal door de UV-straling van de
Zon worden ontleed in atomen en deze zullen weer worden geïoniseerd (en
hierdoor een komeetachtig plasma vormen) dat als een lange staart achter
de planeet in een langgerekte baan achterblijft.
Dit hele proces van
interactie is aan sterke variaties aanwezig, omdat door de veranderende
afstand van Pluto tot de Zon de cyclus van sublimatie van oppervlakte-ijs
naar gassen in de atmosfeer continu verandert en bovendien nog door de
sterke seizoensinvloeden extra variaties ondervindt.
Charon en de Zonnewind
Charon heeft nagenoeg
geen atmosfeer (dit moet nog aangetoond worden) en de interactie met de
Zonnewind zal minimaal of nihil zijn. Net zoals bij onze Maan, zal Charon
de Zonnewind gewoon absorberen. Dit continue “bombardement” van
zonnedeeltjes zal op den duur wel gevolgen kunnen hebben voor de structuur
van het oppervlak van Charon. Zo kunnen grotere moleculen hierdoor in
kleinere worden afgebroken of juist omgekeerd kunnen kleinere moleculen
tot een grotere worden samen”gesmeed”. Deze zogenaamde “radiolyse”
kan op langere termijn wel gevolgen hebben voor de oppervlaktekenmerken
van hemellichamen in de buitenste delen van ons Zonnestelsel.
Wat gaat New Horizons
meten?
De ruimtemissie New
Horizons zal met 7 belangrijke instrumenten aan boord diverse metingen
gaan doen. Een van die instrumenten, de zgn. SWAP (Solar Wind Around Pluto) gaat meten in hoeverre de Zonnewind
door Pluto wordt verstoord.
Een ander instrument, de PEPSSI
(Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) gaat het
materiaal meten dat uit Pluto’s atmosfeer verdwijnt, wordt geïoniseerd
en daarna van Pluto vandaan beweegt. In het latere hoofdstuk over de New
Horizons missie wordt het ruimtevaartuig en zijn instrumenten uitgebreider
besproken.
Een discussie die steeds
weer oplaait onder astronomen, maar vooral onder leken, is het vraagstuk
of men Pluto nu wel een planeet moet
noemen. Door de recente ontdekkingen van honderden nieuwe objecten in de
buitenste regionen van ons Zonnestelsel die mogelijkerwijs afmetingen
hebben in de orde van Pluto zelf is de “gevestigde orde” van de negen
bekende planeten wat op losse schroeven komen te staan. Moet men al die
nieuwe objecten misschien ook planeten gaan noemen? Moet men Pluto
“degraderen” tot een ander soort object? Het laatste woord is er nog
niet over gesproken en er is, verbazingwekkend genoeg, geen sluitende
definitie van wat een planeet dan wel is.
Over het algemeen vindt
men dat een planeet de volgende eigenschappen moet bezitten:
(1) Hij moet om de Zon zijn baan afleggen (een maan draait weer om een
planeet heen)
(2) Hij moet groot genoeg zijn zodat zijn eigen zwaartekracht de planeet
tot een ronde vorm laat zijn
Voldoet Pluto aan bovenstaande classificatie als planeet?
Qua punt (1) wordt
hier aan voldaan. Qua punt (2) ook. Over het algemeen zullen hemellichamen
met een doorsnede van meer dan 400 km. voldoende massa bezitten om een
ronde vorm aan te nemen. Maar behalve Pluto zijn er nog andere
hemellichamen, zoals enkele asteroïden en enkele Kuipergordel-objecten
die ook aan punt (2) voldoen. Al
deze objecten (en dus ook Pluto) zouden dus “dwergplaneten” genoemd
kunnen worden.
Maar als je kijkt
naar andere eigenschappen, dan kan je Pluto met even groot gemak een
andere classificatie toebedelen. Zo zijn de objecten die zich bevinden in
de zgn. Kuipergordel (ook wel trans-Neptuniaanse objecten genoemd) klein
van omvang, hebben een rots-ijsachtige structuur en hun baan wordt
hoogstwaarschijnlijk bepaald door het “toevallige” feit dat ze door de
zwaardere planeten op een bepaald moment “naar binnen” worden
getrokken en zodoende in een baan om de Zon gaan bewegen. De hellingshoek
van het baanvlak maakt dan vaak grotere hoeken met de ecliptica dan de
reeds bekende 8 planeten. Als
je naar deze classificatie kijkt, dan kan je Pluto als een Kuipergordel
object indelen.
Dan is er nog een
hoeveelheid objecten die “Plutino’s” worden genoemd (zoals Orcus en
Ixion): deze objecten zijn onder de invloed van Neptunus komen te staan en
hun positie is in resonantie met de positie van Neptunus en wel in de
verhouding 3:2 , dat wil zeggen: bij elke 2 volledige omlopen van
Neptunus, maken deze objecten 3 volledige omlopen en hun afstand tot
Neptunus is altijd aan een minimum gebonden, dus botsingen zijn
uitgesloten. Er zijn ook Plutino’s die in een resonantie van 2:1 met
Neptunus staan en deze hebben vaak een grotere afstand tot de Zon. Als
je naar deze classificatie kijkt en wetende dat Pluto in een
3:2-resonantie met Neptunus beweegt, dan kan je Pluto als een Plutino
indelen.
Wetenschappers delen de
planeten ook in andere groepen in. Zo worden de Aarde, Mars, Venus en
Mercurius de Aardse- of Terrestische planeten genoemd, ook terrestial planets
in het Engels. Bij de vorming van deze planeten verdampte de vloeistoffen
uit de planeet en er bleef de vaste kern over bestaande uit metaal en
steen, al dan niet in harde of vloeibare vorm.
In tegenstelling hiermee zijn er ook de zgn. Gas-planeten,
Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Deze gasreuzen hebben
verscheidene typische kenmerken:
ze zijn gasvormig
hun banen liggen ver van elkaar verwijderd
ze hebben veel manen
ze liggen op banen ver van de zon
ze hebben een kleinere dichtheid dan ijsreuzen en terrestrische
planeten
ze bezitten allemaal ringen
Een derde groep van
objecten zijn de zgn. Ijsdwergen.
Deze objecten hebben vaste kernen alleen bestaan deze kernen uit ijsachtig
materiaal, zoals een mengsel van bevroren gassen en steen. Kijkende
naar deze classificatie, kun je Pluto als een ijsdwerg indelen.
Het is duidelijk dat al
deze mogelijke indelingen de status van Pluto als 9e planeet in
zekere zin onder druk zetten. Voorlopig is Pluto volgens de International
Astronomical Union gewoon een planeet en er zal heel wat water door de
Rijn moeten stromen voordat de IAU deze status eventueel zou wijzigen.
Vergelijkenderwijs
met andere planeten
Als u nog eens naar het
plaatje kijkt aan het begin van dit artikel, dan ziet u alle planeten van
ons Zonnestelsel op schaal afgebeeld. Zoals hier reeds eerder beschreven,
bestaan de binnenplaneten uit
Mercurius, Venus, de Aarde en Mars en zij hebben een kern van metaal en
steen in een vaste of vloeibare vorm.
De buitenplaneten worden
gevormd door Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus en Pluto. Van deze
buitenplaneten zijn Jupiter en Saturnus de zogenaamde “gasreuzen”.
In het hierbovenstaande hoofdstukje vindt u eigenschappen van de
gasplaneten nog eens terug. De gasreuzen zijn veel en veel groter dan de
andere twee gasplaneten, maar qua kenmerken zijn ze gelijk.
Uranus en Neptunus worden
ook wel “ijsreuzen”
genoemd. Om hier van "ijs" te spreken is eigenlijk niet juist.
De bestanddelen zijn bij de lage temperaturen die in de ruimte rondom
Uranus en Neptunus en op de satellieten van deze planeten heersen
(ongeveer - 170 graden Celsius) inderdaad vast, maar in het binnenste van
deze planeten heersen hoge temperaturen (tot enkele duizenden graden
Celsius) en een hoge druk (tot enkele miljoenen atmosferen), zodat water,
methaan en ammoniak daar eerder voorkomen in de vorm van een dicht plasma,
dan als vaste stof.
Pluto en Charon behoren tot de groep “ijsdwergen”,
waarvan het oppervlak uit vaste stof bestaat, maar een aanzienlijk deel
van deze vaste stof bestaat uit bevroren water, kooldioxide, stikstof,
methaan en koolmonoxide.
Pluto en Charon zijn tot nu toe de grootste objecten in de zogenaamde
Kuipergordel, een enorm “reservoir” van ijsachtige objecten, net
buiten de baan van Neptunus en zich uitstrekkend tot een afstand van 50 AU
vanaf de Zon. (1 AU = 150 miljoen kilometer). Men veronderstelt dat de
Kuipergordel de meeste kort-periodieke kometen herbergt (met omlooptijden
tot 200 jaar).
Een vergelijking van de
grootte van al onze bekende planeten is duidelijk in onderstaande
afbeelding weergegeven:
De planeten staan qua
afstand niet op schaal, maar de onderlinge groottes wel.
Het wordt nu heel erg duidelijk waarom Jupiter en Saturnus de
“gasreuzen” worden genoemd.
Als men de groep Uranus, Neptunus, Pluto/Charon bekijkt, dan is het ook
duidelijk dat Uranus en Neptunus de “ijsreuzen” worden genoemd,
althans in vergelijking tot Pluto.
Men zou kunnen
veronderstellen om een aparte klasse te maken voor alle kleine planeten,
zoals Mercurius, Venus, Aarde, Mars en Pluto. Toch is dit niet gebeurd en
waarschijnlijk heeft dit te maken met de vormingsgeschiedenis van de
planeten en de daarmee samenhangende interne samenstelling van de
planeten. Blijkbaar is de ijzige kern van Pluto dermate afwijkend van de
metaal/steenkern van de Terrestische planeten dat men het niet aangedurfd
heeft om Pluto hierbij in te delen.
De afbeelding hieronder
is een combinatie van afstand en massa van de planeten vanaf Jupiter en
verder.
Helemaal bovenaan zien
wij Jupiter met zijn enorme massa van ruim 318 maal die van de Aarde. In
de y-as van de grafiek staat het getal 1 voor de massa van de Aarde.
Saturnus heeft 95 Aardmassa’s, Neptunus 17,1, Uranus heeft er 14,5 en
Pluto heeft er slechts 0,002 !!
Op de horizontale schaal zien wij de afstand van het object tot de Zon in
AU-eenheden. Trekken wij een lijn van Neptunus recht naar beneden, dan
komen wij Triton tegen, Pluto, Charon en de asteroïde Chiron en enkele
andere kleine objecten. Al deze objecten staan op min of meer gelijke
afstand van de Zon, maar het verschil in massa is enorm.
Zo bekeken zou men kunnen
concluderen dat Triton, Pluto/Charon een eigen klasse objecten vormen,
eventueel samen te nemen met de nieuw ontdekte objecten 1992 QB1, 1993FW
en 1993HA2 en Chiron.
De groep kometen staan én
heel ver van de Zon verwijderd én ze hebben een zeer kleine massa
vergeleken met die van de Aarde.
Ouderdom
De ouderdom van Pluto en
Charon worden verondersteld ca. 4,6 miljard jaar te zijn, min of meer
dezelfde leeftijd als de andere planeten in ons Zonnestelsel. Voornaamste
bron voor deze vaststelling is de radiometrische bepaling van stukken
meteoriet die op de Aarde af en toe neervallen. De analyse van de
radioactieve isotopen in deze meteorieten toont aan dat het Zonnestelsel
ca. 4,6 miljard jaar oud is. Uiteraard zullen er onderlinge verschillen
zijn in de precieze jaren waarin de planeten werden gevormd, maar we
hebben het dan over 1 of 2 miljoen jaar verschil…. Een peuleschil ten
opzichte van de totale leeftijd van ons Zonnestelsel (4,6 miljard jaar is
gelijk aan 4600 miljoen jaar).
Pluto’s maan, Charon is
erg groot ten opzichte van Pluto zelf en ook de afstand waarmee deze om de
planeet heen cirkelt is erg klein. Net zoals bij het systeem Aarde-Maan
moet de vormingsgeschiedenis van deze manen anders zijn geweest dan voor
de planeten zelf, te denken valt aan een zeer grote botsing. Het moment
(kracht maal afstand) tussen Pluto en Charon is erg groot en dit kan niet
zijn ontstaan vanuit één lichaam, met andere woorden : Pluto en Charon
zijn hun leven begonnen als twee afzonderlijke hemellichamen en
waarschijnlijk niet zoals wij ze nu kunnen waarnemen aan de hemel.
Ook hier zal de
ruimtemissie New Horizons moeten uitwijzen wat de precieze
materiaalverdeling is rond het systeem Pluto/Charon en een betere waarde
voor de dichtheid. Hiermee kan dan uiteindelijk een beter beeld worden
verkegen over de wordingsgeschiedenis van Pluto en zijn manen.
In 1992 ontdekten de
astronomen Dave Jewitt en Jane Luu een klein object, 1992 QB1 genaamd, die
een baan om de Zon beschrijft op een afstand van ongeveer 40 AU (ongeveer
dezelfde afstand als Plutovanaf de Zon). Sinds 1992 zijn meer dan 1000
soortgelijke objecten ontdekt, net buiten de baan van Neptunus en de
wetenschappers schatten in dat er nog ca. 500.000
andere objecten zullen zijn met een doorsnede van 20 kilometer of meer die
nog ontdekt moeten worden. Al deze
objecten bevinden zich in en gebied dat men de Kuipergordel noemt. De
Kuipergordel is genoemd naar de Nederlands-Amerikaanse astronoom Gerard
Kuiper
Gerard Peter Kuiper
Gerard Peter Kuiper werd
geboren op 7 december 1905 en stierf op 23 december 1973. Geboren in
Nederland, maar ging in 1933 naar Amerika en werd daar genaturaliseerd in
1937.
Kuiper ontdekte twee manen van planeten, namelijk de maan Miranda van
Uranus en de maan Neiride van Neptunus. Daarnaast ontdekte Kuiper dat de
atmosfeer van Saturnus’s maan, Titan voornamelijk uit methaan bestaat.
Uiteraard is Kuiper voornamelijk bekend om het feit dat hij suggereerde
dat er een brede band zou bestaan, net buiten de baan van Neptunus, waarin
zich een groot aantal objecten zouden bevinden, zoals een groot aantal
komenten met een korte omloopsnelheid (korter dan 200 jaar). Het bestaan
van deze band is bevestigd, mede door de ontdekking van het grote aantal
objecten in die omgeving.
Daarnaast is Gerard Kuiper ook professor aan de universiteit van Arizona
geweest en was hij betrokken bij het uitkiezen van geschikte
landingsplaatsen voor het Apollo-programma. Verder is de asteroïde 1776
Kuiper naar hem genoemd alsmede de Kuiper krater op de Maan en kraters op
de planeten Mars en Mercurius.
Hieronder ziet u een
ruimtelijke voorstelling van de Kuipergordel.
In deze Kuipergordel, een
soort platte schijf bevinden zich dus de Kuipergordel-objecten (KBO’s
genoemd : Kuiper Belt Objects) of ook wel de Trans Neptuniaanse Objecten
genoemd, omdat deze buiten de baan van Neptunus liggen.Al deze objecten
worden grofweg in vijf klassen
ingedeeld :
(1) Objecten die tussen
de 42 en 48 AU vanaf de Zon liggen in een band ter dikte van ca. 7 AU.
Deze objecten hebben een afwijkende structuur van de ander KBO’s en
waarschijnlijk hebben ze ook een andere oorsprong. Ook hun banen worden
vrijwel niet verstoord door andere invloeden
(2) Objecten die
ook tussen de 42 en 48 AU vanaf de Zon liggen. Alleen hun banen hebben een
grotere hellingshoek en een grotere excentriciteit, waardoor ze een
“wilder” gedrag vertonen. Deze obejcten zijn iets groter dan die uit
de eerste categorie en ook hun kleur (en samenstelling) zijn anders.
(3) Objecten die met Neptunus in resonantie staan. Zo zijn er de 3:2
resonante objecten, waaronder Pluto die bij elke 3 omlopen van Neptunus om
de Zon zelf 2 omlopen maken. Ze zullen niet botsen met andere planeten
omdat ze nu eenmaal in een “vaste dans” met Neptunus verwikkeld zijn.
Dan zijn er ook de 2:1 resonante objecten, die bij iedere 2 omlopen van
Neptunus zelf 1 omloop om de Zon heen maken.
(4) Objecten die in het verleden té dicht bij Neptunus zijn gekomen en
die door diens zwaartekracht zijn weggeslingerd. Zij maken de meest
vreemde banen, komen hierdoor soms honderden AU’s van de Zon weg te
staan of komen juist op bijzonder korte afstand van Neptunus te staan,
wanneer zij in hun omloop het dichtste punt hebben bereikt.
(5) Een heel aparte categorie. Voorlopig kent deze slechts 1 object: Sedna.
Met een bijzonder uitgerekte baan van honderden AU’s maken deze objecten
hun banen om de Zon en de omlopen duren dan ook duizenden jaren. In de
aparte pagina die aan Sedna gewijd is, elders op deze website, kunt u er
meer over lezen. Ik heb daar ook een efemeride geplaatst, waarmee men de
positie kan bepalen. Sedna is qua omvang minstens de helft van Pluto en de
verwachting is dat er nog zeer veel van dergelijke grote objecten ontdekt
zullen worden.
Hoe
worden Kuipergordel objecten ontdekt?
Omdat ze zo ver weg
staan, lijken Kuipergordel objecten op flauwe sterretjes, zelfs door ’s
werelds grootste telescopen. Ze zijn zo moeilijk te zien dat de eerste pas
in 1992 werd ontdekt. Tussen
de achtergrond van de Vaste Sterren vertonen Kuipergordel objecten een
langzame beweging. Omdat zowel de Aarde als deze objecten steeds een
andere positie aannemen, kunnen door veelvuldig foto’s te maken op
verschillende dagen de bewegingen ontdekt worden. In feite is er niets
veranderd sinds de ontdekking van Pluto door Clyde Tombaugh die in wezen
exact hetzelfde deed met zijn blink comparator.
De foto’s die men maakt
zijn in wezen opnamen met speciale digitale camera’s (CCD opname
apparatuur) die een extreme gevoeligheid hebben en alleen kunnen werken
wanneer zij sterk gekoeld worden (-50 tot -100 graden Celcius)
Omvang
en kleur van Kuipergordel objecten
Het grootste object op
dit moment is Pluto met een diameter van ongeveer 2380 kilometer. Daarna
volgen 7 KBO’s met een diameter tussen 1000 en 1500 kilometer, waaronder
ook Charon. Men gelooft dat er nog meer van dergelijke objecten ontdekt
zullen worden. De meeste Kuipergordel objecten zijn veel kleiner van
omvang dan de hier genoemde en deze zijn nog moeilijker te ontdekken.
Een mooie vergelijking
van de onderlinge verhoudingen t.o.v. de Aarde vertoont onderstaande
afbeelding:
U ziet bijvoorbeeld hoe
klein het nieuwe ontdekte object Sedna is. De ontdekking hiervan is puur
toevallig, omdat Sedna juist in dát deel van zijn baan is gekomen dat
dicht bij de Zon ligt. Zou Sedna verderop in zijn baan liggen, dan was hij
nooit ontdekt geworden.
Wat helderheid en kleur
betreft, is het bekend dat de diverse KBO’s een verschillende kleur
hebben en een verschillende oppervlakte-reflectie (albedo) vertonen.
Onze Maan heeft een albedo van ca. 10%, maar Pluto heeft een albedo van
ruim 60%. Dit hoge albedo doet vermoeden dat er op Pluto steeds nieuw vers
ijs ligt (of bevroren gas in de vorm van sneeuw). Uit bovenstaande
hoofdstukjes over het oppervlak en de atmosfeer van Pluto blijkt ook dat
gassen in de atmosfeer continue neerslaan op het oppervlak van Pluto en
dit draagt bij tot de hoge albedo.
Andere KBO’s hebben een
mindere albedo, van 4 tot 20%. Dit zou betekenen dat deze donkere KBO’s
bedekt zijn door een laag van koolstofhoudende polymeren. De
kleurschakering van de KBO’s is groot: van grijs tot rood en dit houdt
in dat de chemische samenstelling erg divers is en dat ook de
wordingsgeschiedenis van deze objecten vanelkaar verschillen. Omdat de
KBO’s zo vaag zijn, kunnen er geen goede spectrometrische bepalingen
worden gedaan, om zodoende de chemische structuur te achterhalen.
Manen
van Kuipergordel objecten
Op dit moment hebben
tenminste 12 Kuipergordel objecten een maan(tje). Deze objecten kunnen
beter worden aangeduid als binaire KBO’s, omdat beide hemellichamen soms
even groot zijn en het niet is te bepalen welke de planeet is en welke de
maan. Het best bekende paar Pluto/Charon is eigenlijk ook zo’n binair
stelsel. Zij draaien om elkaar heen om de 6,3 dagen met een onderlinge
afstand van ca. 17.000 kilometer.
Enkele andere binaire
paren draaien langzamer om elkaar heen (tot aan 2 jaar toe) met grotere
onderlinge afstanden (tot 35.000 kilometer aan toe), terwijl andere weer
heel dicht bij elkaar staan.
Atmosferen
van Kuipergordel objecten
Alleen de grootste
Kuipergordel objecten worden verondersteld een atmosfeer te hebben. Rond
Pluto is al een hele dunne atmosfeer vastgesteld door de “toevallige”
sterbedekking (zie een bovenstaand hoofdstukje) in 1989. Andere hele grote
objecten zullen waarschijnlijk ook wel een atmosfeer hebben, maar dit moet
allemaal nog ontdekt en bevestigd worden in de toekomst.
Andere
objecten buiten de Kuipergordel
Ver buiten de
Kuipergordel ligt nog een ander gebied, namelijk de Wolk van Oort, genoemd
naar de wereldberoemde Nederlandse astronoom Jan Hendrik Oort (1900 –
1992). Zie hiervoor onderstaande tekening:
De Wolk van Oort ligt als
een bol over het Zonnestelsel en de Kuipergordel heen. De grootte van de
Wolk van Oort ligt grofweg tussen de 10.000 en 100.000 AU van de Zon. In
deze wolk zouden dan miljarden kleinere objecten en kometen zich moeten
ophouden. De omlooptijden van dergelijke kometen bedragen dan ook
miljoenen jaren.
Toen het Zonnestelsel werd gevormd, ongeveer 4,6 miljard jaar geleden,
ontstonden de kometen in de nabijheid van de reuzenplaneten. Door de
gigantische gravitatiekrachten werden deze miljoenen stukken steen ver weg
geslingerd en deze bevolken nu de Wolk van Oort.
Omdat de Wolk van Oort bijna 2 lichtjaar weg staat, is de interactie met
nabijgelegen sterren mogelijk. Door deze gravitatiekrachten is het
mogelijk dat enkele kometen juist het Zonnestelsel worden ingeslingerd
en dat zijn dan de zogenaamde “nieuwe” kometen.
De NASA treft op dit
moment haar voorbereidingen voor de lancering van het eerste
ruimtevaartuig dat koers zet naar de planeet Pluto en zijn maan Charon en
andere objecten uit de Kuipergordel.
De lancering staat
gepland voor januari 2006 (het lanceervenster wordt op 11 januari 2006
geopend en lancering is mogelijk tot ca. medio februari 2006). Hiermee
wordt de laatste lancering gedaan van een ruimtevaartuig dat de planeten
van ons Zonnestelsel voor het eerst ontmoet. Alle andere planeten zijn al
eens bezocht door eerdere ruimtemissies.
Deze missie is door de
Nationale Academie van Wetenschappen in Amerika als een der grootste
prioriteiten bestempeld en heeft een zeer grote wetenschappelijke waarde
om de overige hemellichamen in ons Zonnestelsel te leren kennen.
New Horizons is ontworpen
en gebouwd in het John Hopkins laboratorium voor Toegepaste Natuurkunde en
weegt 465 kg. inclusief de brandstof en zal gelanceerd worden met een
Atlas-V raket vanaf Cape Canaveral. Na lancering zal de ruimtesonde nog
een extra snelheids-boost krijgen en hiermee wordt New Horizons het
snelste ruimtevaartuig ooit. De baan van de Maan zal al na ruim 9 uur
gepasseerd worden en Jupiter zal na 9 maanden als gepasseerd worden. Bij
Jupiter krijgt het ruimtevaartuig weer een enorme snelheids-boost (door de
gigantische gravitatiekracht van Jupiter) en hierna zal New Horizons zijn
tocht gaan voortzetten naar Pluto en dar medio 2015 aankomen.
Als de lancering wordt
uitgesteld naar een latere datum, zoals medio februari, dan zal tegen de
tijd dat het ruimtevaartuig bij Jupiter aankomt, Jupiter al een stuk
verder in zijn baan staan en een geringere versnelling aan het ruimteschip
kunnen geven. In dat geval kan New Horizons eventueel pas in 2020 bij
Pluto aankomen. Als dat gebeurt, dan is Pluto ook al weer verder in zijn
baan en dus verder van de Zon bewogen. Daarmee is de kans dan groter
geworden dat de gassen uit Pluto’s atmosfeer zullen neerslaan op het
oppervlak, waarmee een goede analyse van Pluto’s atmosfeer moeilijker
zal worden.
Het wordt dus erg
spannend wanneer de lancering werkelijk zal plaatsvinden.
De sonde en zijn
instrumenten
Hieronder vindt u een afbeelding van de sonde en zijn instrumenten.
Ralph
is een camera voor afbeeldingen in het zichtbare en het infrarode licht.
Alice
is en spectrometer voor het ultraviolette deel van het spectrum
Het
instrument SWAP dient om de
interactie tussen de Zonnewind en Pluto’s atmosfeer te meten
REX
dient om metingen te doen aan de atmosfeer terwijl de schotel data naar de
Aarde zendt.
LORRI
is een camera voor de ultra-lange afstanden in het zichtbare licht
SDC
is een instrument om stofdeeltjes te tellen
PEPPSI
wordt gebruikt om energierijke deeltjes in een spectrum te analyseren.
Wat
gaat New Horizons allemaal meten en in kaart brengen?
-
De algehele geologie en morfologie van Pluto en Charon
-
De oppervlakte samenstelling van Pluto en Charon
-
De atmosfeer van Pluto in kaart brengen en de ontsnappingssnelheid van materie meten
-
De interactie tussen sublimatie van oppervlakte-ijs naar gas in de atmosfeer en andersom
-
De samenstelling van specifieke gebieden van Pluto en Charon in hoge resolutie
-
De ionosfeer van Pluto en de interactie met de Zonnewind
-
Het zoeken naar neutrale stoffen in de bovenste lagen van Pluto’s atmosfeer
-
Zoeken naar een atmosfeer bij Charon
-
Bepalen van de albedo van Pluto en Charon, zoals globaal als voor specifieke gebieden
-
De oppervlaktetemperaturen van Pluto en Charon in kaart brengen
-
De “omgeving” van Pluto en Charon onderzoeken op energetische deeltjes
-
De kenmerken massa, diameter en dichtheid van Charon en Pluto definitief vaststellen
-
Het zoeken naar magnetische velden rond Pluto en Charon
-
Het zoeken naar meer mogelijke satellieten of ringen
Meer informatie over deze
spectaculaire ruimtemissie zal uiteraard verschijnen op de Astronomiepagina
op deze website.
Een Update over de New Horizons ruimtemissie naar Pluto
De New Horzions missie
naar de planeet Pluto is een langdurige missie, omdat de reisduur van de
sonde naar deze veraf gelegen planeet zeer lang duurt. Ook de
voorbereidingen van deze missie, dus vanaf de eerste ideeën tot aan de
lancering namen 5 jaar tijd in beslag.
Maar het is allemaal gelukt. Op 19
januari 2006 vond de lancering plaats en inmiddels is het ruimtevaartuig
meer dan halverwege de reis. Hieronder ziet u het kernteam van de New
Horizons missie staande voor de raket, twee maanden voor de lancering.
Op 28 februari 2007 werd de planeet Jupiter voorbij gevolgen en inmiddels is het ruimtevaartuig aangekomen bij de baan van de planeet Uranus, zoals u in onderstaande afbeelding kunt zien:
Toen het ruimtevaartuig de baan van Jupiter passeerde in februari 2007 kreeg het een enorme zwaartekracht "boost" wat extra snelheid opleverde, zodat nu van een "opgevoerd" ruimtevaartuig sprake is. Op het moment van deze afbeelding (17 december 2010) stond het ruimtevaartuig op het punt om de baan van de planeet Uranus te passeren. U ziet dat Uranus op dat moment al ver was verwijderd van het ruimtevaartuig en het aan het vaartuig niet nog een keer een extra versnelling kon geven.
In augustus 2014 zal de New Horizons de baan de planeet Neptunus passeren en in het jaar 2015 zal dan de eerste nadering tot de planeet Pluto gaan plaatsvinden. Als alles loopt volgens planning zal op 14 juli 2015 de dichtste nadering van de planeet Pluto een feit zijn, een groot historisch moment in de geschiedenis van de mensheid. Ontelbare metingen, infrarood-, UV-, korte golf- en zichtbare licht foto's zullen worden gemaakt gedurende een aantal maanden, waarna Pluto al weer ver genoeg achter zich zal zijn gelaten en de New Horizons de grote eenzame leegte induikt. Het duurt dan nog enkele uren voordat al die gegevens de Aarde hebben bereikt en enkele maanden voordat al die gegevens zijn ontcijferd en zijn omgezet naar meetgegevens en foto's.
In mijn eigen programma Newcomb is er een onderdeel Zonnestelseloverzicht, waarbij ik bovenstaande baan van de New Horizons heb ingetekend in de situatie van juli 2015. Dit zou er als volgt uit moeten zien:
Ik heb mij niet nader verdiept in de werkelijke passage van de New Horizons, maar ik vermoed dat Pluto wordt gepasseerd terwijl Pluto nadert, dus een passage vóór Pluto en niet achterlangs. Dit geeft een maximum aan mogelijkheden om de planeet vanaf vele punten te fotograferen en metingen te verrichten. Niet alleen aan de planeet, maar ook aan de maantjes van Pluto en wellicht worden er dan nog grote ontdekkingen gedaan, zoals evt. extra manen rond Pluto.
Regelmatig worden de instrumenten van de sonde geactiveerd en worden referentiemetingen gedaan om zeker te weten dat alles correct werkt. Tegelijkertijd worden nauwkeurige waarnemingen gedaan om de koers naar Pluto op optimaal mogelijk te maken.
Juli 2014
Alles
ligt geheel op schema en de passage van New Horizons langs Pluto zal
plaatsvinden op 14 juli 2015 om 11:49:59 uur UTC, dat is 13:49:59
Nederlandse tijd.
Er wordt momenteel een plan ontwikkeld dat New Horizons ná de passage van
Pluto zich daarna gaat richten op enkele Kuiper Belt Objects (KBO).Zie
informatie over de Kuipergordel hierboven. Er zijn nu ook foto's bekend
van enkele Kuiper Belt Objects, zie de afbeelding hieronder.
Verwijzingen
naar andere websites over Pluto, Charon en de New Horizons ruimtemissie
TPS:
Pluto - The Discovery of a Planet
Simple
Search for Pluto on NASA Website
Bronnen en Copyright Notice:
-
Wikipedia internet encyclopedie
-
De hierboven vermelde websites
-
Alle foto's zijn eigendom van NASA
Opgemaakt per 6 januari 2006, bijgewerkt in 2012 en 2014.
T
_______________________________________________
Pagina voor het laatst bewerkt op / Page maintained on: 13/07/2014