De Kuiper gordel – objecten aan de grens van ons zonnestelsel

Eris & Dysnomia
Eris en zijn maan Dysnomia, gefotografeerd door de W.M. Keck Observatory in Hawaii. Credit: NASA/ESA and M. Brown/Caltech

Voorbij de baan van de gasreus Neptunus bevindt zich een gebied dat is gevuld met ijsachtige objecten. Dit gebied is bekend als de Kuipergordel en het bevat biljoenen objecten die allemaal overblijfselen zijn van het vroege zonnestelsel.

In 1943 suggereerde de astronoom Kenneth Edgeworth dat er kometen en grotere objecten moesten voorkomen voorbij de baan van Neptunus. In 1951 voorspelde de Nederlandse astronoom Gerard Kuiper het bestaan van een gordel van ijsachtige objecten aan de rand van het zonnestelsel. Tegenwoordig zijn de ringen die door deze twee astronomen werden voorspeld bekend als de Kuipergordel of de Edgeworth-Kuipergordel.

Ondanks zijn enorme grootte duurde het tot 1992 tot de Kuipergordel werd ontdekt. Het waren de astronomen David Jewitt en Jane Luu die al sinds 1987 op jacht waren naar zeer zwakke objecten voorbij de baan van Neptunus. Het eerste object dat ze vonden kreeg de bijnaam “Smiley” en het werd later gecatalogiseerd als 1992 QB1.

Sindsdien hebben astronomen verschillende interessante Kuipergordelobjecten en potentiële planeten in dit gebied gevonden. De New Horizons missie van de NASA, die een bezoek bracht aan de dwergplaneet Pluto en het KBO-object Ultima Thule, heeft een grote bijdrage geleverd aan onze kennis over de Kuipergordel.

Ontstaan van de Kuiper gordel

Toen het zonnestelsel ontstond werd het meeste gas, stof en gesteente samengetrokken om er de planeten en de Zon mee te maken. De planeten zorgden er voor dat het grootste deel van het overgebleven puin richting de Zon of uit het zonnestelsel werd gestuurd.

Maar objecten die ver genoeg weg waren om uit de buurt te kunnen blijven van de aantrekkingskracht van Jupiter en de andere grote planeten bleven aan de grens van ons zonnestelsel ronddraaien. De Kuiper gordel en de verder weg gelegen bolvormige Oort wolk bevatten de restanten uit de begintijd van ons zonnestelsel en ze kunnen ons waardevolle inzichten verschaffen over het ontstaan er van.

Volgens het Nice model, een van de voorgestelde modellen over het ontstaan van het zonnestelsel, is de Kuiper gordel mogelijk veel dichter bij de Zon ontstaan. Ergens op de plek waar nu Neptunus rond de Zon draait. In dit model hebben de planeten allemaal een reis door het zonnestelsel gemaakt en bevonden Neptunus en Uranus zich oorspronkelijk dichter bij de Zon. Ze zouden pas later naar buiten zijn gaan bewegen. Tijdens deze reis door het zonnestelsel hebben ze vele Kuiper gordel objecten met zich meegenomen. Het resultaat zou zijn dat de Kuiper gordel objecten zich niet meer op hun oorspronkelijke plaats bevinden maar dat ze naar een veel kouder gedeelte van ons zonnestelsel zijn verhuisd.

Het dichtstbevolkte gedeelte van de Kuiper gordel bevindt zich op een afstand van 42 tot 48 Astronomische Eenheden. In dit gebied beschrijven de objecten een voornamelijk stabiele baan. Heel af en toe zorgt Neptunus er voor dat er eentje uit koers raakt.

Wetenschappers schatten dat er in deze gordel duizenden objecten met een grootte van 100 kilometer of meer ronddraaien. Ze worden begeleidt door biljoenen kleine objecten waarvan er velen een kortperiodieke kometen zijn. In dit gebied komen ook verschillende dwergplaneten voor. Dit zijn objecten die te groot zijn om als asteroïden gezien te worden maar te klein om ze als planeet te kwalificeren.

De Kuipergordel
Schematische weergave van de Kuipergordel (NASA)

Kuiper gordel objecten

Ofschoon astronomen dat op dat moment nog niet wisten was Pluto het eerste Kuiper gordel object dat werd waargenomen. Toen Jewitt en Luu de Kuipergordel hadden ontdekt hadden astronomen al snel in de gaten dat het gebied voorbij de baan van Neptunus was gevuld met grote klompen ijs en kleine rotsachtige objecten.

In 2004 werd Sedna ontdekt. Sedna heeft een grootte van ongeveer 3/4de van Pluto. De dwergplaneet heeft ongeveer 10.500 jaar nodig om eenmaal rond de Zon te draaien. Sedna heeft een doorsnede van ongeveer 1770 kilometer en volgt een sterk elliptische baan met een kortste nadering tot de van Zon 12,9 miljard kilometer en een grootste afstand van 135 miljard kilometer.

De Zon is op dergelijke afstanden zo klein dat je die met de knop van een speld kan bedekken.

Ultime Thule, gefotografeerd door de New Horizons ruimtesonde
Op deze opname komen de oppervlaktestructuren van Ultima Thule (2014 MU69) beter in beeld. De opname is gemaakt door de New Horizons ruimtesonde van de NASA die op 1 januari 2019 langs het object scheerde. Deze opnames zijn vrijgegeven op 2 januari 2019 en ze werden op 1 januari gemaakt vanaf een afstand van ongeveer 28.000 kilometer. De schaal bedraagt 140 meter per pixel. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

In juli 2005 werd Eris ontdekt. Eris is een Kuiper gordel object dat een beetje kleiner is dan Pluto. Eris heeft 80 jaar nodig voor een rondje om de Zon en bevindt zich op een gemiddelde afstand  van bijna 100 Astronomische Eenheden van de Zon. De ontdekking van Eris zorgde er voor dat astronomen van mening waren dat Pluto niet meer als een volwaardige planeet beschouwd kon worden. Volgens de definitie die de Internationale Astronomische Unie in 2006 opstelde moet een planeet groot genoeg zijn om zijn omgeving schoon te houden van afval. Pluto en Eris bevinden zich in de Kuiper gordel, ze zijn dat dus duidelijk niet in staat. Dit resulteerde er in 2006 toe dat Pluto, Eris en de grootste asteroïde Ceres als dwergplaneet werden geclassificeerd. In 2008 werden er nog twee andere dwergplaneten ontdekt: Haumea en Makemake.

De status van Haumea als dwergplaneet wordt ondertussen ook in twijfel getrokken. In 2017 passeerde Haumea tussen de Aarde en een ster door en men zag toen dat Haumea eigenlijk een heel lang gerekt object is. Eén van de criteria voor een dwergplaneet is dat het object rond moet zijn. De uitgerekte vorm van Haumea kan zijn veroorzaakt door zijn zeer snelle rotatie. Haumea draait in slechts ongeveer 4 uur rond zijn as.

Planeet Negen

Planeet Negen is nog steeds een hypothetische wereld. Men neemt aan dat het object op ongeveer 600 Astronomische Eenheden om de Zon draait en dat is 20x verder dan de baan van Neptunus (De dichtste nadering van Neptunus tot de Zon bedraagt ongeveer 4,3 miljard kilometer.)

Wetenschappers hebben Planeet Negen nog nooit waargenomen. Het bestaan van het object is afgeleid van de zwaartekrachteffecten die men waarneemt op andere objecten in de Kuiper gordel. Astronomen Mike Brown en Konstantin Batygin van het California Institute of Technology in Pasadena beschreven in 2016 in een artikel in The Astronomical Journal het bewijs voor het bestaan van deze planeet.

Als dezze wereld bestaat dan zullen de astronomen Scott Sheppard van het Cargenie Institute for Science in Washington en Chadwick Trujillo van de Northern Arizona University die vermoedelijk binnen afzienbare tijd gaan vinden. De twee zoeken al meer dan zes jaar naar ver verwijderde objecten aan de rand van ons zonnestelsel.

Tot nu toe hebben Sheppard en Trujillo 62 verre objecten gevonden. In 2018 vonden ze de dwergplaneet 2015 TG387 die de bijnaam de Goblin kreeg. Ook vonden ze in 2018 het verst verwijderde Kuiper gordelobject tot nu toe. Dit object heeft de aanduiding 2018 VG18 gekregen met als bijnaam FarOut. In februari 2019 kondigde Sheppard onofficieel de ontdekking aan van een nog verder verwijderd object dat de bijnaam FarFarOut heft gekregen.

Volgens Sheppard zijn deze verre objecten allemaal broodkruimeltjes die uiteindelijk tot de ontdekking van Planeet X zullen leiden. Hoe meer men er vindt hoe beter astronomen de buitenste delen van het zonnestelsel leren begrijpen en hoe beter men de baan van een mogelijke planeet kan beschrijven.

Bezoek van de New Horizons

Omdat Kuiper gordelobjecten erg klein zijn en ver van ons vandaan zijn, zijn ze lastig vanaf de Aarde te bestuderen. Infrarode metingen met behulp van de Spitzer Space Telescope hebben geholpen bij het bepalen van hun grootte.

Om een beter beeld te krijgen van deze verre overblijfselen van het ontstaan van ons zonnestelsel lanceerde de NASA de New Horizons-missie. De New Horizons bereikte in 2015 de dwergplaneet Pluto. Na Pluto werd koers gezet naar het Kuiper gordelobject 2014 MU69. Dit object werd op 1 januari 2019 bereikt.

Op de eerste beelden leek het alsof 214 MU69 de vorm van een sneeuwpop had, bestaande uit twee bollen die waren samengeperst. Deze beelden lijken de theorie over de kiezelsteen-accretie te bevestigen. Deze theorie over het ontstaan van planeten suggereert dat kleine rotsachtige objecten in het zonnestelsel door middel van de zwaartekracht langzaam tegen elkaar aan warden getrokken en op deze manier steeds groter groeiden.

Echter een maand na de scheervlucht van de New Horizons bleek op nieuwere beelden dat het paar sterk was afgeplat. Het leek meer op twee hamburgers dan op twee sneeuwballen. Hoe ze zijn ontstaan is niet duidelijk.

2014 MU69 is mogelijk niet het laatste object dat door de New Horizons is bezocht. De ruimtesonde verkeert nog steeds in goede gezondheid en er is nog voldoende brandstof aan boord om een scheervlucht te maken langs een ander object in de Kuiper gordel. Een verlenging van de missie en een scheervlucht langs een ander object moet nog worden goed gekeurd door de NASA. Wetenschappers willen graag nog een ander object bezoeken omdat ze op die manier een beter beeld kunnen krijgen van de Kuiper gordel.

Aanvullende bronnen:

 

Eerste publicatie: 5 juni 2019

We doen ons best om alle artikelen zonder taal-, tik- en inhoudelijke fouten te plaatsen maar ondanks alle controle zie je zelf vaak je eigen fouten niet meer. Daarom stellen we het uitermate op prijs als je een fout komt melden!
Als je een spelfout hebt gevonden selecteer dan a.u.b. de tekst en druk Ctrl+Enter. Heb je een inhoudelijke fout gevonden, schrijf dan in het commentaarveld wat er volgens jou niet correct is.
We proberen alle gemelde fouten zo snel als mogelijk te verbeteren. Omdat de meldingen anoniem zijn vindt er geen communicatie plaats met de indiener. We houden ons het recht voorbehouden om meldingen niet te verwerken.

%d bloggers liken dit:

Spelling error report

The following text will be sent to our editors: