Astronomen hebben drie telescopen van de ESO-sterrenwachten in Chili gebruikt om de dwergplaneet Makemake te observeren terwijl deze voor een verre ster langs schoof. De waarnemingen gaven astronomen voor het eerst de kans om te controleren of Makemake een atmosfeer heeft. Deze ijskoude wereld volgt een baan in het buitengebied van het zonnestelsel en verwacht werd dat hij net zo’n atmosfeer heeft als Pluto (eso0908).
Dit blijkt echter niet het geval te zijn. De wetenschappers hebben voor het eerst ook de dichtheid van Makemake gemeten. De nieuwe resultaten worden op 22 november 2012 gepubliceerd in het tijdschrift Nature. De ijskoude dwergplaneet Makemake [1] is ongeveer een derde kleiner dan Pluto. Hij volgt een baan om de zon die voorbij die van Pluto ligt, maar binnen de omloopbaan van Eris, de zwaarste van de vijf bekende dwergplaneten in het zonnestelsel (eso1142). Eerdere waarnemingen van Makemake hebben laten zien dat hij veel overeenkomsten vertoont met zijn soortgenoten. Sommige astronomen verwachtten dan ook dat zijn atmosfeer, indien aanwezig, op die van Pluto zou lijken. Maar het nieuwe onderzoek toont aan dat Makemake, net als Eris, geen atmosfeer van betekenis heeft.
Het onderzoeksteam, onder leiding van José Luis Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Spanje), combineerde waarnemingen met drie telescopen van de ESO-sterrenwachten op La Silla en Paranal (Chili) – de Very Large Telescope (VLT), New Technology Telescope (NTT) en TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) – met gegevens van andere kleine telescopen in Zuid-Amerika [2] om naar Makemake te kijken terwijl deze voor een verre ster langs schoof [3]. ‘Toen Makemake voor de ster schoof en deze verduisterde, verdween en verscheen de ster heel abrupt in plaats van geleidelijk uit te doven en weer helderder te worden. Dat betekent dat de dwergplaneet geen atmosfeer van betekenis heeft’, zegt Ortiz. ‘Gedacht werd dat er een goede kans bestond dat Makemake een atmosfeer had ontwikkeld – dat daar geen spoor van is waargenomen toont aan dat we nog veel over deze mysterieuze hemellichamen moeten leren. Dat we nu voor het eerst enkele eigenschappen van Makemake hebben kunnen ontdekken, helpt het onderzoek van de selecte club van ijzige dwergplaneten flink vooruit.’
Makemake’s gebrek aan manen en zijn grote afstand maken hem tot een moeilijk onderzoeksobject [4]. We weten niet veel over dit hemellichaam, en wat we weten, weten we slechts bij benadering. Dankzij de nieuwe waarnemingen is ons beeld van Makemake veel completer geworden: zijn grootte is nauwkeuriger bepaald, en voor het eerst zijn er grenzen gesteld aan zijn mogelijke atmosfeer en is een schatting gemaakt van zijn dichtheid. Ook hebben ze de astronomen in staat gesteld om het albedo van Makemake te meten – de hoeveelheid zonlicht die door zijn oppervlak wordt weerkaatst [5]. Het albedo van Makemake is ongeveer 0,77 – hoger dan dat van Pluto, maar lager dan dat van Eris. Het oppervlak van Makemake heeft zo ongeveer de helderheid van vuile sneeuw.
Makemake kon zo gedetailleerd onderzocht worden doordat hij voor een ster langs schoof – een gebeurtenis die ‘sterbedekking’ wordt genoemd. Deze schaarse gebeurtenissen stellen astronomen in staat om veel te weten te komen over de doorgaans ijle atmosferen rond deze verre, maar belangrijke leden van het zonnestelsel, en leveren zeer nauwkeurige informatie op over hun andere eigenschappen. Sterbedekkingen waar Makemake bij betrokken is zijn bijzonder zeldzaam, omdat hij een hemelgebied doorkruist waar betrekkelijk weinig sterren te vinden zijn. Het nauwkeurig voorspellen en waarnemen van deze zeldzame gebeurtenissen is extreem moeilijk. Een succesvolle waarneming door een gecoördineerd team van waarnemers, verspreid over vele plaatsen in Zuid-Amerika, geldt dan ook als een prestatie van formaat.
‘Pluto, Eris en Makemae behoren tot de grotere voorbeelden van de talrijke ijsobjecten die op grote afstand om onze zon draaien,’ zegt Ortiz. ‘Onze nieuwe waarnemingen hebben onze kennis over een van de grootste, Makemake, enorm vergroot. We zullen deze informatie kunnen inzetten voor het verdere onderzoek van deze intrigerende verre hemellichamen.'
Noten
[1] Makemake stond aanvankelijk bekend als 2005 FY9. Hij werd enkele dagen na Pasen in maart 2005 ontdekt, wat hem de bijnaam Paashaas opleverde. Pas in juli 2008 kreeg hij de officiële naam Makemake. Dat is de naam van de schepper van de mensheid en de god van de vruchtbaarheid in de legenden van de inheemse bevolking van Paaseiland.
Makemake is een van de vijf dwergplaneten die tot nu toe door de Internationale Astronomische Unie zijn erkend. De overige zijn Ceres, Pluto, Haumea en Eris. Verdere informatie over dwergplaneten en planeten is te vinden bij de Internationale Astronomische Unie.
[2] Een van de andere telescopen die bij deze waarnemingscampagne zijn gebruikt is de 0,84-meter telescoop van de Chileense Católica del Norte Universiteit. Deze telescoop staat op de Cerro Armazones, de toekomstige locatie van de European Extremely Large Telescope (E-ELT).
[3] Makemake bedekte de zwakke ster NOMAD 1181-0235723 (waarbij NOMAD verwijst naar de Naval Observatory Merged Astrometric Dataset) op 23 april 2011. Het onderzoeksteam nam dit verschijnsel waar met zeven verschillende telescopen in Brazilië en Chili. Omdat de gebeurtenis maar ongeveer een minuut duurde, maakten de astronomen gebruik van een speciale ‘snelle’ camera, ULTRACAM geheten (eso0520), en een gevoelige infraroodcamera die ISAAC wordt genoemd.
[4] Bij objecten waar één of meer manen omheen draaien kunnen de bewegingen van de manen worden gebruikt om de massa van het object te bepalen. Dit was in het geval van Makemake niet mogelijk.
[5] Berekeningen laten zien dat de dwergplaneet een geometrisch albedo van 0,77 ± 0,03 heeft – hoger dan dat van Pluto, maar lager dan dat van Eris. Een albedo van 1 komt overeen met een volmaakte weerkaatsing, en 0 met een zwart oppervlak dat helemaal geen licht weerkaatst. In combinatie met eerdere resultaten wijzen de waarnemingen erop dat Makemake een dichtheid heeft van 1,7 ± 0,3 gram per kubieke centimeter. Daaruit kon het team afleiden dat Makemake niet de volmaakte bolvorm heeft, maar aan zijn polen enigszins is afgeplat: zijn equatoriale middellijn is 1430 ± 9 kilometer, zijn polaire middellijn 1502 ± 45 kilometer. Makemake vertoont, tot op een niveau van een duizendste Pluto-atmosfeer, geen globale atmosfeer. Hij zou echter wel een atmosfeer kunnen hebben die slechts delen van het oppervlak bedekt – de waarnemingen kunnen deze theoretische mogelijkheid althans niet uitsluiten.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘Albedo and atmospheric constraints of dwarf planet Makemake from a stellar occultation’, dat op 22 november 2012 in het tijdschrift Nature verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit J.L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Spanje), B. Sicardy (Observatoire de Paris; CNRS; Université Pierre et Marie Curie; Institut Universitaire de France, Frankrijk), F. Braga-Ribas (Observatoire de Paris; CNRS, Frankrijk; Observatório Nacional/MCTI, Brazilië), A. Alvarez-Candal (European Southern Observatory, Chili; Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Spanje), E. Lellouch (Observatoire de Paris, CNRS, Frankrijk), et al. Voor een volledige lijst van auteurs en instituten zie het Nature-artikel.
Het jaar 2012 staat in het teken van de vijftigste verjaardag van de oprichting van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht 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 ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch 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. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
