Persbericht

Verre Eris is Pluto’s tweelingzus

– Dwergplaneet nauwkeurig opgemeten bij sterbedekking

26 oktober 2011

Astronomen zijn er voor het eerst in geslaagd om de middellijn van de verre dwergplaneet Eris nauwkeurig op te meten. Dat is gebeurd toen het kleine hemellichaam eind 2010 voor een zwakke ster langs trok – een gebeurtenis die is waargenomen met telescopen in Chili, waaronder de Belgische TRAPPIST-telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla. De waarnemingen laten zien dat Eris vrijwel net zo groot is als Pluto. Het oppervlak van Eris weerkaatst veel licht, wat erop wijst dat zij is bedekt met een gelijkmatig, dun laagje ijs – waarschijnlijk een bevroren atmosfeer. De resultaten zullen op 27 oktober 2011 worden gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

In november 2010 schoof de verre dwergplaneet Eris voor een zwakke achtergrondster langs – een verschijnsel dat een sterbedekking wordt genoemd. Sterbedekkingen van dit type zijn erg zeldzaam en ook moeilijk waarneembaar, omdat de dwergplaneet nogal klein en ver weg is. Pas in 2013 zal Eris opnieuw een ster bedekken. Sterbedekkingen bieden de meest nauwkeurige, en vaak ook enige, methode om de vorm en afmetingen van een ver lid van ons zonnestelsel te meten.

Dat Eris tijdens haar trage beweging langs de hemel een zwak sterretje zou tegenkomen, bleek uit opnamen van de 2,2-meter telescoop van de ESO-sterrenwacht op La Silla. De waarnemingen van de sterbedekking werden nauwgezet voorbereid en uitgevoerd door een team van astronomen van verschillende universiteiten (voornamelijk Franse, Belgische, Spaanse en Braziliaanse). Daarbij werd onder meer gebruik gemaakt van de TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope (TRAPPIST, eso1023), ook op La Silla.

"Het waarnemen van sterbedekkingen door de kleine hemellichamen voorbij de planeet Neptunus vereist grote precisie en zeer nauwkeurige planning. Afgezien van onderzoek ter plaatse is dit de beste manier om de grootte van Eris te meten", legt hoofdauteur Bruno Sicardy uit.

Op 26 locaties op aarde, waaronder enkele amateursterrenwachten, is geprobeerd om de voorspelde sterbedekking waar te nemen, maar slechts vanuit twee waarnemingsposten – beide in Chili – was het verschijnsel ook daadwerkelijk waarneembaar. De ene was de ESO-sterrenwacht op La Silla, de andere bestond uit twee telescopen in San Pedro de Atacama [2]. Alledrie de telescopen registreerden een plotselinge helderheidsafname toen Eris de verre ster bedekte.

De gezamenlijke waarnemingen van de beide Chileense waarnemingsposten wijzen erop dat Eris vrijwel bolvormig is. De metingen zouden een nauwkeurige indruk van de vorm en afmetingen van de dwergplaneet moeten geven, tenzij haar oppervlak grote gebergten kent. Op een ijsachtig hemellichaam van deze grootte is dat echter niet waarschijnlijk.

De ontdekking van Eris, in 2005, was een van de factoren die hebben geleid tot de invoering van een nieuwe klasse van hemellichamen, de dwergplaneten, waarbij een jaar later ook de toenmalige planeet Pluto werd ingedeeld. Eris staat momenteel drie keer zo ver weg als Pluto.

Waar eerdere waarnemingen, gebaseerd op andere methoden, erop leken te wijzen dat Eris met een geschatte middellijn van 3000 kilometer ongeveer een kwart groter was dan Pluto, laat het nieuwe onderzoek zien dat de beide hemellichamen vrijwel precies even groot zijn. De middellijn van Eris is nu bepaald op 2326 kilometer, met een onzekerheid van twaalf kilometer. Daarmee is haar grootte beter bekend dan die van haar nabijere tweelingbroer Pluto, waarvan de geschatte middellijn ergens tussen 2300 en 2400 kilometer ligt. De exacte grootte van Pluto kan niet zo gemakkelijk met behulp van sterbedekkingen worden gemeten, omdat hij een atmosfeer heeft die zijn omtrek enigszins onscherp maakt.

Uit de beweging van haar maan Dysnomia [3] blijkt dat Eris 27 procent zwaarder is dan Pluto [4]. In combinatie met haar middellijn volgt hieruit dat de dichtheid van Eris ongeveer 2,52 gram per cm³ bedraagt [5].

‘Uit deze dichtheid blijkt dat Eris waarschijnlijk een rotsachtig hemellichaam is, dat gehuld is in een relatief dunne ijsmantel,’ aldus Emmanuel Jehin, die aan het onderzoek heeft bijgedragen [6].

Uit de gemeten middellijn kan worden afgeleid dat Eris een extreem helder oppervlak heeft, dat 96 procent van het opvallende licht weerkaatst (een albedo van 0,96 [7]). Dat is zelfs helderder dan verse sneeuw op aarde, waarmee Eris samen met de Saturnusmaan Enceladus tot de meest lichtweerkaatsende hemellichamen van ons zonnestelsel behoort. Het spectrum van Eris wijst erop dat haar heldere oppervlak waarschijnlijk bestaat uit stikstofrijk ijs, vermengd met bevroren methaan, dat een minder dan één millimeter dik laagje vormt dat het zonlicht heel goed weerkaatst.

"Dit ijslaagje kan het gevolg zijn van het aanvriezen van de stikstof- of methaanatmosfeer van de dwergplaneet toen deze zich in haar langgerekte baan van de zon verwijderde en in een steeds koudere omgeving terechtkwam", legt Jehin uit. Het ijs zou weer in gasvormige toestand kunnen overgaan zodra Eris haar kleinste afstand tot de zon (5,7 miljard kilometer) nadert.

De nieuwe resultaten stelden de astronomen ook in staat om een schatting te maken van de oppervlaktetemperatuur van de dwergplaneet. Aan de dagzijde van Eris blijft de temperatuur steken bij 238 graden onder nul; aan de nachtzijde is het zelfs nog wat kouder.

"Het is verbluffend hoeveel je te weten kunt komen over een klein, ver hemellichaam als Eris door het met betrekkelijk kleine telescopen voor een ster langs te zien trekken. Vijf jaar na de invoering van de nieuwe klasse van dwergplaneten, beginnen we een van zijn allereerste leden eindelijk een beetje te kennen", besluit Sicardy.

Noten

[1] TRAPPIST is een van de meest recente geautomatiseerde telescopen die op La Silla zijn geïnstalleerd. Deze ‘robottelescoop’ met een hoofdspiegel van slechts 0,6 meter, die in juni 2010 in gebruik werd genomen, is vooral bedoeld voor het onderzoek van exoplaneten en kometen. Hij is gefinancierd door het Belgische Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FNRS), met een bijdrage van de Zwitserse Nationale Fonds ter Bevordering van Wetenschappelijk Onderzoek (SNF), en wordt aangestuurd vanuit Luik.

[2] De Caisey Harlingten- en de ASH2-telescoop.

[3] Eris is de Griekse godin van chaos en ruzie. Dysnomia is haar dochter en tevens de godin van de wetteloosheid.

[4] De massa van Eris bedraagt 1,66 x 10²² kilogram, wat overeenkomt met 22% van de massa van onze maan.

[5] Ter vergelijking: de dichtheid van de maan is 3,3 gram per cm³ en de dichtheid van water is 1,00 gram per cm³.

[6] Haar dichtheid wijst erop dat Eris grotendeels uit gesteenten bestaat (85%) en relatief weinig ijs bevat (15%). Dat ijs vormt een ongeveer honderd kilometer dikke laag om de rotsachtige kern, die niet verward moet worden met het zeer dunne ijslaagje, gevormd door het aanvriezen van de atmosfeer, dat Eris zoveel licht laat weerkaatsen.

[7] Het albedo van een hemellichaam komt overeen met de lichtfractie die hij naar de ruimte weerkaatst in plaats van absorbeert. Een albedo van 1 hoort bij een volmaakt wit oppervlak; het albedo van een alles absorberend zwart oppervlak is 0. Ter vergelijking: het albedo van de maan is slechts 0,136, wat vergelijkbaar is met dat van steenkool.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek worden op 27 oktober 2011 gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Het onderzoeksteam bestaat uit B. Sicardy (LESIA-Observatoire de Paris (OBSPM), CNRS, Université Pierre et Marie Curie (UPMC), Université Paris-Diderot (Paris 7), Institut Universitaire de France (IUF), Frankrijk), J.L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC), Spanje), M. Assafin (Observatório do Valongo/UFRJ (OV/UFRJ), Brazilië), E. Jehin (Institut d'Astrophysique de I'Université de Liège (IAGL), België), A. Maury (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, Chili), E. Lellouch (LESIA, CNRS, UPMC, Paris 7), R. Gil Hutton (Complejo Astronómico El Leoncito (CASLEO) en San Juan National University, Argentinië), F. Braga-Ribas (LESIA, CNRS, UPMC, Paris 7, Frankrijk, en Observatório Nacional/MCT (ON/MCT), Brazilië), F. Colas (OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankrijk), D. Hestroffer (OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankrijk), J. Lecacheux (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankrijk), F. Roques (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankrijk), P. Santos Sanz (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankrijk), T. Widemann (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankrijk), N. Morales (CSIC, Spanje), R. Duffard (CSIC, Spanje), A. Thirouin (CSIC, Spanje), A.J. Castro-Tirado (CSIC, Spanje), M. Jelínek (CSIC, Spanje), P. Kubánek (CSIC, Spanje), A. Sota (CSIC, Spanje), R. Sánchez-Ramírez (CSIC, Spanje), A.H. Andrei (OV/UFRJ, ON/MCT, Brazilië), J.I.B. Camargo (OV/UFRJ, ON/MCT, Brazilië), D.N. da Silva Neto (ON/MCT, Centro Universitário Estadual da Zona Oeste (UEZO), Brazilië), A. Ramos Gomes Jr (OV/UFRJ, Brazilië), R. Vieira Martins (OV/UFRJ, ON/MCT, Brazilië, OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankrijk), M. Gillon (IAGL, België), J. Manfroid (IAGL, België), G.P. Tozzi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italië), C. Harlingten (Caisey Harlingten Observatory, VK), S. Saravia (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, Chili), R. Behrend (Observatoire de Genève, Zwitserland), S. Mottola (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Duitsland), E. García Melendo (Fundació Privada Observatori Esteve Duran, Institut de Ciències de I'Espai (CSIC-IEEC), Spanje), V. Peris (Observatori Astronòmic, Universitat de València (OAUV), Spanje), J. Fabregat (OAUV, Spanje), J.M. Madiedo (Universidad de Huelva, Facultad de Ciencias Experimentales, Spanje), L. Cuesta (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Spanje), M.T. Eibe (CSIC-INTA, Spanje), A. Ullán (CSIC-INTA, Spanje), F. Organero (Observatorio astronómico de La Hita, Spanje), S. Pastor (Observatorio de la Murta, Spanje), J.A. de los Reyes (Observatorio de la Murta, Spanje), S. Pedraz (Calar Alto Observatory, Centro Astronómico Hispano Alemán, Spanje), A. Castro (Sociedad Astronómica Malagueña, Centro Cultural José María Gutiérrez Romero, Spanje), I. de la Cueva (Astroimagen, Spanje), G. Muler (Observatorio Nazaret, Spanje), I.A. Steele (Liverpool JMU, VK), M. Cebrián (Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Spanje), P. Montañés-Rodríguez (IAC, Spanje), A. Oscoz (IAC, Spanje), D. Weaver (Observatório Astronomico Christus, Colégio Christus, Brazilië), C. Jacques (Observatório CEAMIG-REA, Brazilë), W.J.B. Corradi (Departamento de Física – Instituto de Ciências Exatas – Universidade Federal de Minas Gerais (ICEx–UFMG), Brazilië), F.P. Santos (Departamento de Física, ICEx–UFMG, Brazilië), W. Reis (Departamento de Física, ICEx–UFMG, Brazilië), A. Milone (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE-MCT), Brazilië), M. Emilio ( Universidade Estadual de Ponta Grossa, O.A. – DEGEO, Brazilië), L. Gutiérrez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Mexico), R. Vázquez (Instituto de Astronomía, UNAM, Mexico) & H. Hernández-Toledo (Instituto de Astronomía, UNAM, Mexico).

ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, is de belangrijkste intergouvernementele sterrenkundeorganisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerp, de bouw en het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op sterrenkundig gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. Ook is ESO de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste sterrenkundige project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de Europese Extremely Large optische/nabij-infrarood Telescoop (E-ELT), een telescoop van de 40-meterklasse die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Foto’s van La Silla
• Artikel over TRAPPIST in de ESO Messenger van september 2011
• Webpagina van TRAPPIST

Contact

Bruno Sicardy
LESIA-Observatoire de Paris, CNRS, Université Pierre et Marie Curie
Paris, France
Tel: +33 (0)1 45 07 71 15
Mobiel: +33 (0)6 19 41 26 15
E-mail: bruno.sicardy@obspm.fr

Emmanuel Jehin
Institut d'Astrophysique de I'Université de Liège,
Liège, Belgium
Tel: +32 (0)4 3669726
E-mail: ejehin@ulg.ac.be

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobiel: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Marieke Baan (Perscontact Nederland)
ESO Science Outreach Network en NOVA Informatie Centrum
Tel: +31(0)20-5257480
E-mail: eson-netherlands@eso.org

Connect with ESO on social media