Pluto

De dwergplaneet Pluto

De dwergplaneet Pluto

Sinds zijn ontdekking in 1930 werd Pluto officieel een planeet genoemd, deels door het ontbreken van een goede definitie van een planeet. In augustus 2006 heeft de Internationale Astronomische Unie voor het eerst definities opgesteld voor planeten, dwergplaneten en kleine hemellichamen. Vanaf dit moment werd Pluto de planeet-status afgenomen en is gedegradeerd tot dwergplaneet. Alhoewel Pluto in 1930 is ontdekt, is er maar geringe informatie over deze verre dwergplaneet aanwezig om hiermee een duidelijk en realistisch beeld te krijgen. Op vandaag is Pluto de enige dwergplaneet die nog niet is bezocht door een ruimtevaartuig. Desondanks komt er steeds meer informatie beschikbaar rondom deze dwergplaneet. De unieke baan van Pluto, zijn relatie met zijn manen, zijn rotatieas en lichtvariaties maken de dwergplaneet aantrekkelijk voor onderzoek en speculaties. Dit geeft weer veel voer om over te schrijven.

Pluto is normaal gesproken verder weg van de Zon dan de 8 planeten. Toch, door zijn sterke excentrische baan, staat Pluto 20 van zijn 249 jaren in zijn omloopbaan, dichterbij de Zon dan Neptunus. Het punt waarna Pluto dichterbij stond dan Neptunus was op 21 januari 1979. Het dichtste bij stond deze kleine dwergplaneet op 5 september 1989. Pluto is nog tot 11 februari 1999 binnen de baan van Neptunus gebleven. Pas in september van het jaar 2226 zal Pluto weer dichterbij de Zon staan dan Neptunus.

Als Pluto in het perihelium staat, het punt het dichtst bij de Zon, bereikt Pluto tegelijkertijd de grootste afstand vanaf het eclipticavlak. Dit vlak is het vlak waarin alle planeten, behalve Pluto, in een baan rondom de Zon draaien. De hoek die de baan van Pluto maakt met het eclipticavlak is 17 graden. Hierdoor zal Pluto zich altijd ver boven of beneden het vlak van Neptunus bevinden. Onder deze condities zal Pluto en Neptunus nooit met elkaar in botsing komen. Voor een beter beeld van de baan van Pluto ten opzichte de overige banen wordt u verwezen naar het artikel dat een korte inleiding geeft over ons zonnestelsel.

De rotatieperiode van de dwergplaneet Pluto bedraagt 6,387 dagen, hetzelfde als zijn eerst ontdekte maan Charon. Alhoewel het normaal is dat een satelliet een synchronische baan volgt ten opzichte haar (dwerg)planeet, is Pluto de enige die synchronisch roteert ten opzichte van de baan van zijn satelliet. Doordat deze koppeling bij Pluto en Charon het geval is, zijn steeds dezelfde zijden naar elkaar toe gericht, gedurende hun reis door de ruimte.

Anders dan bij de meeste planeten, maar hetzelfde als bij Uranus, roteert Pluto met zijn polen zowat in zijn orbitale vlak, het vlak waarin Pluto zijn baan volgt rondom de Zon. Pluto’s rotatieas is gekanteld onder een hoek van 122 graden. Toen Pluto was ontdekt, was zijn relatief heldere zuidelijke poolregio vanaf de Aarde te zien. Pluto leek in helderheid af te zwakken toen het beeld vanaf de bijna pool in 1954 verschoof tot de bijna equator in 1973. Pluto’s equator is nu het beeld dat wordt gezien vanaf de Aarde.

Pluto-eclipsen
Gedurende de periode van 1985 tot 1990 bevond de Aarde zich precies in lijn met de baan van Charon rond Pluto. Dit resulteerde in een Pluto-eclips elke Pluto-dag, gezien vanaf de Aarde. Dit gaf de wetenschappers de uitgelezen kans om met behulp van Albedo-kaarten de reflexiteit van het oppervlak vast te stellen. Hierdoor werd ook voor het eerst nauwkeurig de grootte van Pluto en Charon vastgesteld, inclusief alle andere kenmerken die hiervan afgeleid kunnen worden.

De allereerste eclipsen bedekten de noordelijke poolregio’s. De latere eclipsen bedekten de equatoriale regio’s. Uiteindelijk werden de zuidelijke poolregio’s ook bedekt door meerdere eclipsen. Door het nauwkeurig meten van de helderheid gedurende de bedekkingen was het mogelijk enkele oppervlaktekenmerken af te leiden. Hieruit bleek dat Pluto een erg reflecterende Zuidkap en een dimmere Noordkap bevat. Rondom de equator zijn zowel heldere als donkere plekken aanwezig.

Pluto’s geometrische albedo ligt tussen 0,49 en 0,66, wat een stuk helderder is dan Charon. Charons albedo ligt tussen 0,36 en 0,39.

De eclipsen duurden tot een maximum van vier uur en door nauwkeurige tijdmetingen van het begin en eind zijn de diameters vastgesteld. De diameters kunnen nu ook direct gemeten worden met een afwijking van zo’n 1 procent. Deze directe metingen zijn mogelijk door recente foto’s van de Hubble Space Telescope. De afbeeldingen laten duidelijk twee afzonderlijke objecten zien met hun bijbehorende baan.

Pluto

Pluto gezien vanaf de Aarde en met behulp van de Hubble Space Telescope

De verbeterde optische instrumenten geven een diameter van Pluto aan van 2.274 kilometer. De diameter van Charon bedraagt zo’n 1.172 kilometer, net iets meer dan helft van Pluto. Hun gemiddelde scheiding bedraagt een afstand van 19.640 km, dat is grofweg achtmaal de diameter van Pluto.

De meeste recente beelden van de Hubble in juni 2006 laten nog twee extra manen zien rondom Pluto. Dit heeft het totaal op drie manen gebracht rond Pluto. De manen zijn nu reeds officieel bevestigd en hebben de namen Nix en Hydra.

Samenstelling
De gemiddelde afstand tussen Pluto en Charon is gebruikt om de massa’s van deze twee hemelobjecten vast te stellen. Pluto’s massa is vastgesteld op ongeveer 6,4 * 10^-9 Zonmassa’s. Dit is dichtbij zeven maal de massa van de maan Charon en ongeveer 0,0021 Aardemassa’s, of een vijfde deel van onze maan.

De dichtheid van Pluto ligt tussen de 1,8 en 2,1 gram per kubieke centimeter. Er is geconcludeerd dat Pluto voor 50 tot 70 procent bestaat uit een mix van gesteenten samen met ijs. De dichtheid van Charon is 1,2 tot 1,3 gram per kubieke centimeter. Deze lage dichtheid geeft aan dat de maan weinig gesteente bevat. Deze verschillen geven aan dat Pluto en Charon onafhankelijk van elkaar zijn ontstaan, alhoewel de kritieke getallen rondom deze vraag indirect zijn afgeleid van andere gegevens. Het ontstaan van Pluto en Charon is tot nu toe dus vrij voor alle theorieën.

Pluto’s ijzige oppervlak bestaat voor 98% uit stikstof. Zowel methaan als sporen van koolstofoxide zijn ook aanwezig. De aanwezigheid van de vaste vorm van methaan wijst erop dat de temperatuur beneden de 70 Kelvin (-203 graden Celsius) moet zijn. De temperatuur van Pluto wijzigt sterk gedurende zijn reis door de ruimte en kan tot een afstand van 30 AE (Astronomische Eenheid = 150 miljoen kilometer) van de Zon naderen en een maximale afstand hebben van 50 AE van de zon. Er is een dunne atmosfeer die bevriest en omlaag valt als Pluto zich van de Zon af beweegt. De atmosferische druk aan ‘boord’ van Pluto bedraagt ongeveer 1/100.000ste deel van de Aardse oppervlaktedruk.

Artist impression van Pluto

Artist impression van Pluto. De heldere ster is de Zon

Pluto was dus officieel gelabeld tot negende planeet van ons zonnestelsel door de International Astronomical Union in 1930 en is vernoemd naar de Romeinse god van de onderwereld. In augutus 2006 is hij gedegradeerd tot dwergplaneet. Het was de eerste en tot dusver ook de enige dwergplaneet die ontdekt werd door een Amerikaan, namelijk Clyde W. Tombaugh.

Het pad naar de ontdekking van de dwergplaneet is deels toe te schrijven aan Percival Lowell die de Lowell Observatory in Flagstaff heeft opgericht en bijgedragen heeft aan drie afzonderlijke onderzoeken naar ‘planeet X’. Lowell heeft meerdere onsuccesvolle berekeningen gemaakt om de dwergplaneet te vinden, met het principe dat de dwergplaneet te ontdekken zou zijn aan zijn invloed op de baan van Neptunus.

Dr. Vesto Slipher, de directeur van het observatorium, huurde Clyde Tombaugh in voor het derde onderzoek en Clyde maakte een serie foto’s van het eclipticavlak van ons zonnestelsel. De foto’s maakte hij met een tussentijd van een tot twee weken en hij keek of er iets verschoof ten opzichte van de sterrenachtergrond. Deze systematische aanpak bleek succesvol en Pluto werd ontdekt door de 24 jaar jonge labassistent in Kansas op 18 februari 1930. Pluto is eigenlijk te klein om de ‘planeet X’ te zijn die Percival Lowell hoopte te vinden. Pluto was een onverwachte goede ontdekking.

Algemeen
In onderstaande tabel zijn enkele gegevens over de dwergplaneet Pluto terug te vinden. Vele gegevens zijn ruwweg geschat en zijn dus niet zo vastgesteld zoals dit met metingen is gebeurd op andere planeten die dichterbij staan.

Algemene gegevens over Pluto