De Kuipergordel is wellicht veel groter dan voorheen gedacht
Er wordt aangenomen dat Kuipergordelobjecten (KBO’s) de dominante bron zijn van interplanetaire stofdeeltjes in de buitenste delen van het zonnestelsel. Dit vanwege zowel botsingen tussen KBO’s als hun voortdurende bombardement door interstellaire stofdeeltjes. Nieuwe metingen voor de New Horizons ruimtesonde van de NASA laten hogere dan door het model voorspelde niveaus van interstellair stof zien naarmate de ruimtesonde de vermeende buitenrand van de Kuipergordel nadert.
Interplanetaire stofdeeltjes dragen informatie over de geboorte en evolutie van planetaire objecten in ons zonnestelsel.
De orbitale verdeling van deze stofdeeltjes wordt bepaald door de zwaartekracht van de Zon en planeten, stralingsdruk enz. Bovendien evolueren de grootte en massa van individuele deeltjes voortdurend als gevolg van sputteren en onderlinge botsingen.
Terwijl kometen en asteroïden uit de Jupiterfamilie de productie van interplanetaire stofdeeltjes in het binnenste zonnestelsel domineren, is de Kuipergordel de dominante bron van deeltjes in het buitenste zonnestelsel als gevolg van wederzijdse KBO-botsingen of interstellaire stofbombardementen.
Het New Horizons Venetia Burney Student Dust Collector (SDC)-instrument raast door de buitenranden van de Kuipergordel en detecteert nu hoger dan verwachte niveaus van interplanetair stof.
De metingen dragen bij aan een groeiende hoeveelheid bewijsmateriaal dat suggereert dat de buitenrand van de belangrijkste Kuipergordel miljarden kilometers verder zou kunnen reiken dan de huidige schattingen – of dat er zelfs een tweede gordel zou kunnen zij naast de gordel die we al kennen.
Volgens hoofdauteur Alex Doner van de universiteit van Boulder, Colorado en hoofd van de SDC doet New Horizons de eerste directe metingen van interplanetair stof tot ver buiten de banen van Neptunus en Pluto en kan elke waarneming dus leiden tot een nieuwe ontdekking.
Het idee dat we mogelijk een uitgestrekte Kuipergordel hebben ontdekt – met een hele nieuwe populatie van objecten die botsen en meer stof produceren – biedt nog een aanwijzing voor het oplossen van de mysteries van de meest afgelegen gebieden van het zonnestelsel, aldus Doner.
Het SDC-instrument heeft microscopisch kleine stofdeeltjes gedetecteerd die zijn ontstaan door botsingen tussen asteroïden, kometen en KBO’s tijdens de 18 jaar durende reis van New Horizons door ons zonnestelsel – die na de lancering in 2006 historische scheervluchten maakte langs Pluto in 2015 en Arrokoth in 2019.
Het eerste wetenschappelijke instrument op een planetaire NASA-missie dat door studenten is ontworpen, gebouwd en “gevlogen”, de SDC telt en meet de grootte van stofdeeltjes en produceert informatie over de botsingsfrequentie van dergelijke hemellichamen in de buitenste delen van het zonnestelsel.
De nieuwe, verrassende resultaten werden gedurende drie jaar verzameld terwijl New Horizons van 45 naar 55 Astronomische Eenheden van de Zon reisde.
Deze metingen volgens nadat New Horizons-wetenschappers, met behulp van sterrenwachten zoals de Japanse Subaru telescoop op Hawaï, ook een aantal KBO’s hebben gevonden ver buiten de traditionele buitenrand van de Kuipergordel.
Men dacht dat deze buitenrand – waar de dichtheid van objecten begint af te nemen – ongeveer 50 AE bedraagt, maar nieuw bewijs suggereert dat de gordel zich kan uitstrekken tot 80 AE of verder.
Terwijl telescoopwaarnemingen doorgaan kijken wetenschappers naar andere mogelijke redenen voor de hoge SDC-stofmetingen. Eén mogelijkheid, misschien minder waarschijnlijk, is dat stralingsdruk en andere factoren het stof dat in de binnenste Kuipergordel ontstaat, tot voorbij 50 AE duwen.
New Horizons had ook ijsdeeltjes met een kortere levensduur kunnen tegenkomen die de binnenste delen van het zonnestelsel niet kunnen bereiken en waar nog geen rekening mee werd gehouden in de huidige modellen van de Kuipergordel.
Deze nieuwe wetenschappelijke resultaten van de New Horizons kunnen de eerste keer zijn dat een ruimtesonde een nieuwe populatie objecten in ns zonnestelsel ontdekt.
De onderzoekers kunnen niet wachten om te zien hoe ver deze verhoogde stofniveaus in de Kuipergordel reiken.
New Horizons is nu bezig aan zijn tweede verlengde missie en zal naar verwachting over voldoende brandstof beschikken om tot in de jaren ’40 te kunnen opereren op afstanden groter dan 100 AE van de Zon.
Zo ver weg zou de SDC mogelijk zelfs de overgang van de ruimtesonde naar een gebied kunnen registreren waar interstellaire deeltjes de stofomgeving domineren.
Met complementaire telescopische waarnemingen van de Kuipergordel vanaf de Aarde heeft New Horizons, als enige ruimtesonde die opereert in en nieuwe informatie over de Kuipergordel, een unieke kans om meer te leren over KBO’s, stofbronnen en uitgestrektheid van de gordel, en interstellair stof en de stofschijven rond andere sterren.
Volgens de onderzoekers zullen voortdurende SDC-metingen op nog grotere heliocentrische afstanden de bijdrage van de stofproductie in de Kuipergordel blijven verbeteren. Voortdurende SDC-metingen blijven cruciaal voor het begrijpen van de Kuipergordel en de interpretatie van stofschijven rond andere sterren.
De resultaten zijn gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters.
Artikel: Alex Doner et al. 2024. New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter Observes Higher than Expected Fluxes Approaching 60 AU. ApJL 961, L38; doi: 10.3847/2041-8213/ad18b0
Eerste publicatie: 21 februari 2024
Bron: sci-news
