11.2 – Dværgplaneter: Pluto med flere

Dværgplaneterne, kredser om Solen og har runde former, men fordi de har en relativt lille masse, har de ikke kunnet rydde området omkring deres kredsløb. Ved skrivningen af denne bog, er der fem anerkendte dværgplaneter i Solsystemet: Pluto, Eris, Haumea, Makemake og Ceres (se tabel 11.1). Ceres er et særligt stort objekt i hovedasteroidebæltet; de andre dværgplaneter, findes alle i Kuiperbæltet. Der kan være andre objekter, der kvalificerer sig som dværgplaneter; det er svært at måle formen på sådanne små, svage objekter, uden hjælp fra formørkelser, der kun forekommer sjældent.

Pluto, har været en gåde siden dens opdagelse. Historien begynder med, hvad der synes at være en uoverensstemmelse mellem de observerede og forudsagte kredsløbsbevægelser for Uranus og Neptun gennem hele 1800-tallet. I begyndelsen af det 20. århundrede, søgte astronomerne efter det usynlige legeme, som de mente var ansvarlig for forstyrrelserne i Uranus’ og Neptuns kredsløb. De kaldte det for Planet X, og anslog at det ville have en masse på 6 gange Jordens, og var placeret et sted uden for Neptuns bane. Planet X, blev endeligt fundet af astronomen Clyde W. Tombaugh (1906-1997) i 1930, ikke langt fra dens forudsagte position. Den blev Solsystemets niende planet og blev kaldt Pluto, efter underverdenens gud i romersk mytologi. I de efterfølgende år, begyndte observationsmæssige beviser dog at angive, at Plutos masse var alt for lille, til at kunne have skabt de observerede forstyrrelser i Uranus’ og Neptuns baner. Da astronomerne genanalyserede observationer fra det 19. århundrede, fandt de ud af, at kredsløbenes ”uoverensstemmelser” faktisk var forkerte. Plutos opdagelse, viste sig på denne måde, at være et mærkeligt og usandsynligt tilfælde.

Plutos kredsløb, er 248 Jord år langt og temmelig elliptisk, så kredsløbet men jævne mellemrum, kommer inden for Neptuns næsten cirkulære kredsløb. Fra 1979 til 1999, var Pluto tættere på Solen end Neptun var. Ved at anvende Keplers og Newtons love mod bevægelsen af Plutos store måne Charon, kunne astronomerne ret præcist ”veje” massen af Pluto-Charon systemet. Den samlede masse, viste sig kun at være omkring ¹/₄₀₀ af Jordens masse (se figur 11.1). Som det er tilfældet for Uranus, er Plutos planetære plan tippet næsten vinkelret på dens baneplan.

Pluto og Charon, blive ikke besøgt og observeret af Voyager-rumsonderne, fordi de ikke befandt sig på Voyager-rumsondernes ruter igennem Solsystemet. Derfor er der begrænset information om deres overfladestrukturer, og der er ikke nogen kendt geologisk historie. Med densiteter, der er næsten det dobbelte af vand, består både Pluto og Charon sandsynligvis af klippekerner, som udgør næsten 70 procent af deres masser, og er sandsynligvis omgivet af vandis kapper. Spektrums, opnået med jordbaserede teleskoper og Hubble Space Telescope viser, at Plutos overflade indeholder en is-blanding af frossen vand, kuldioxid, nitrogen, metan og carbonmonooxid; men Charons overflade består primært af snavset vandis. Pluto har en tynd atmosfære af nitrogen, metan, ethan og carbonmonooxid; disse gasser fryser ud af atmosfæren, når Pluto er længst væk fra Solen og derfor er koldere. Forskere håber på af lære mere om Pluto snart; Nasa-rumsonden New Horizons vil ankomme til Pluto og Charon i 2015.

Som astronomerne lærte mere om Pluto og andre objekter uden for Neptuns bane, tvivlede nogle på Plutos klassifikation som en planet, og der opstod en ophedet debat. I 2005 opdagede astronomer et objekt, der var længere væk end Pluto, og som senere blev kaldt Eris (se figur 11.2), og senere Eris månen Dysnomia. Observationer af Dysnomia, gav en nøjagtig masse for Eris, som viste sig at være omkring 27 procent større end Plutos masse. Pluto og Eris har sammenlignelige overflader af nitrogen og metan og har begge en relativt stor måne. På dette tidspunkt opstod det uundgåelige spørgsmål: Skal astronomerne betragte Eris som Solsystemets tiende planet? Eller skal hverken Pluto eller Eris kaldes for en planet? IAU træf sin beslutning i august 2006. Pluto er rund som de klassiske planeter, men den har ikke været i stand til at rydde sit område for andre objekter, så Pluto blev omklassificeret til en dværgplanet. Selvfølgelig forbliver den videnskabelige interesse for Pluto den samme, uanset dens officielle mærkat.

Eris har også tilstrækkelig med masse, til at kunne trække sig selv sammen i en rund form, men ikke nok masse til at kunne rydde sine omgivelser. Sammen med Pluto, er Eris blevet udpeget som en dværgplanet. Ud fra Hubble Space Telescope billeder, er Eris blevet anslået til at være større end Pluto i radius, men en nyere stjerneformørkelse, sætter den til at være omtrent samme størrelse som Pluto. Dens meget excentriske kredsløb, fører Eris fra en afstand på 37,8 astronomiske enheder – når den er nærmest Solen – og ud til en afstand på 97,6 astronomiske enheder, med en omløbsperiode på 557 år (se Matematiske værktøjer 11.1). Ved en tilfældighed, blev Eris opdaget nær dens fjerneste punkt i sin bane, hvilket gør Eris til det i øjeblikket fjerneste kendte objekt i Solsystemet (de excentriske kredsløb af andre Solsystem objekter, vil med tiden bære dem længere væk fra Solen). På grund af dens store afstand til Solen på dette tidspunkt, ser Eris omkring 100 gange svagere ud, end Pluto.

Når astronomer kombinerer Eris’ observerede lysstyrke med dens diameter, kan de beregne en albedo på 0,96 (husk fra kapitel 4, at albedo er et mål for, hvor meget lys et objekt reflekterer). En albedo-værdi på 0,96 er et forbløffende resultat. Men den eneste undtagelse værende Saturns måne Enceladus, er Eris’ overflade mere reflekterende en ethvert andet objekt i Solsystemet. Ligesom Enceladus, må Eris have en uberørt overflade af is. Enceladus’ overflade er vandis, men Eris er dækket af metan-is. På nuværende tidspunkt, er den gennemsnitlige overflade temperatur på Eris omkring 43 kelvin, hvilket er koldt nok til at en hver atmosfærisk metan fryser ud. Som det er tilfældet med Pluto, vil Eris nok udvikle en metan-atmosfære, når den er tættest på Solen i år 2257.

Andre KBO’er der er klassificeret som dværgplaneter, er Haumea og Makemake. Begge er mindre end Pluto, og begge er i kredsløb lidt længere fra Solen end Pluto (se tabel 11.1). Haumea har to måner – Hi’iaka og Namaka, hvilket gør det muligt for astronomer, at beregne systemets masse på samme måde, som de gjorde det for Pluto og Eris. Selvom Haumea har tilstrækkelig masse til at trække sig selv i en sfærisk form, roterer den så hurtigt om sin egen akse, at dens form er forvrænget til en affladet oval, med en ækvatorialradius der er cirka to gange dens polarradius. Som du så i kapitel 10. giver denne forskel mellem ækvatorial- og polarradier Haumea en fladtrykthed (et mål for hvor langt et objekt er fra at være perfekt rundt) på 0,5, langt den største af enhver klassisk planet eller dværgplanet i Solsystemet. Hubble Space Telescope billeder indikerer, at Haumea og dens to måner er dækket af vandis. Astronomer tror, at disse tre objekter og nogle mindre rester var tilbage, efter et større objekt blev opbrudt efter en kollision. Ingen måner er blevet opdaget omkring Makemake, så mindre er kendt om denne dværgplanet, end om Pluto, Eris og Eris.

På nytårsdag 1801, fandt den sicilianske astronom Guiseppe Piazzi, et lyst objekt mellem Mars og Jupiters baner. Piazzi kaldte dette nye objekt for Ceres. Da Piazzi opdagede Ceres troede han, at han måske havde fundet en hypotetisk ”manglende planet”. Men da flere objekter blev opdaget kresende i den samme region, klassificerede astronomer Ceres, som tilhørende en ny kategori af solsystemobjekter, kaldet asteroider. Ceres er det største objekt i hovedasteroidebæltet.

Med en diameter på cirka 975 km, er Ceres (se figur 11.4) større end de fleste måner, men mindre end nogen planet. Den indeholder omkring en tredjedel af den samlede masse i asteroidebæltet, men har kun cirka 1,3 procent af Jordens månes masse. Ceres roterer om sin akse, med en periode på cirka 9 timer, hvilket er typisk for asteroider. Som en stor planetesimal, synes Ceres at have overlevet stort set intakt, selv om den ser ud til at have differentieret, på et tidspunkt i sin tidlige historie. Spektrums viser, at Ceres overflade indeholder hydrerede mineraler som ler og carbonater. Denne sammensætning kombineret med den lave massefylde, indikerer tilstedeværelsen af betydelige mængder vand i Ceres’ indre. Måske eksisterer så meget som en fjerdedel af Ceres masse, i form af en vand-is-kappe, der omgiver en klipperig kerne. Ceres er rund, men den er ikke i stand til at rydde sit område for materiale, så den er defineret som en dværgplanet, ligesom Pluto. NASAs Dawn-mission, er planlagt til at nå Ceres i 2015.

 

 

Næste afsnit →