De manen van Neptunus

Triton - de grootste maan van Neptunus

Triton, de grootste maan van Neptunus, gefotografeerd door de Voyager-2 in 1989 (Credit: NASA/JPL/USGS)

De ijsreus Neptunus is de achtste planeet van het zonnestelsel en werd in 1846 door de astronomen Urbain Le Verrier en Johann Galle ontdekt. Neptunus kreeg de naam van de Romeinse god van de Zee (De Griekse god van de zee heet Poseidon). Slechts 17 dagen na de ontdekking hadden astronomen al in de gaten dat de planeet ook manen heeft.

In eerste instantie kon alleen de grootste maan Triton worden waargenomen maar in het midden van de twintigste eeuw werden er dankzij steeds betere telescopen en ruimtesondes veel meer manen ontdekt. Deze manen hebben allemaal namen gekregen van lagere watergoden uit de Griekse mythologie.

Ontdekking en naamgeving

Zeventien dagen na de ontdekking van Neptunus werd op 10 oktober 1846 Triton ontdekt. Triton is de grootste en zwaarste maan van Neptunus. Triton werd ontdekt door William Lassell. Het zou bijna een eeuw duren voordat er één van de andere werd ontdekt.

Op 1 mei 1949 meldde Gerard Kuiper de ontdekking van Nereide, de op één na grootste maan. Hij vond de maan op fotografische platen die waren gemaakt door het McDonald Observatory in de Amerikaanse staat Texas. De derde maan werd op 24 mei 1981 ontdekt door de astronomen Harold Reitsema, William Hubbard, Larry Lebosky en David Tholen. Deze maan kreeg de naam Larissa mee.

De ontdekking van Larissa was min of meer toevallig. Het team van astronomen was op zoek naar ringen bij de planeet. Vier jaar eerder waren er ringen ontdekt bij Uranus en de astronomen probeerden aan de hand van sterbedekkingen te kijken of Neptunus ook ringen heeft. Tijdens het bestuderen van een ster dichtbij Neptunus doofde die toevallig gedurende enkele seconden uit. De manier waarop dit gebeurde kon alleen door de aanwezigheid van een maan worden verklaard

De volgende manen werden pas in 1989 ontdekt toen de Voyager 2 een scheervlucht maakte langs de planeet. De Voyager bevestigde de aanwezigheid van Larissa en ontdekte nog eens vijf andere manen: Naiade, Thalassa, Despina, Galatea en Proteus.

In 2001 werd tijdens een onderzoek met grote aardse telescopen nog eens vijf manen ontdekt waarbij het aantal op dertien kwam. Het bestaan van deze manen werd tijdens vervolgonderzoeken in 2002 en 2003 bevestigd. Het zijn de manen Halimede, Sao, Psamathe, Laomedeia en Neso.

Op 15 juli 2013 werd tenslotte de veertiende en voorlopig laatste maan ontdekt. Mark Showalter van het SETI Institute maakte toen bekend dat hij op opnames van de Hubble Space Telescope uit de jaren 2004-2009 een kleine maan had ontdekt. Deze maan is ongeveer 16-20 kilometer in diameter en draagt de voorlopige aanduiding S/2004 N 1.

De manen van Neptunus zijn allemaal vernoemd naar zeegoden of naar kinderen van Poseidon (Triton, Proteus, Despina en Thalassa), lagere Griekse watergoden (Naiade en Nereide) of de Nereiden, de water nimfen uit de Griekse mythologie (Halimede, Galatea, Neso, Sao, Laomedeia en Psamathe).

De meeste manen kregen van in de twintigste eeuw een officiële naam. De naam Triton werd door Camille Flammarion voorgesteld in zijn boek Astronomie Populaire uit 1889 maar werd pas vanaf ongeveer 1930 algemeen gebruikt.

De binnenste, regelmatige manen

De regelmatige manen van Neptunus zijn de manen die zich het dichtste bij de planeet bevinden en die een cirkelvormige prograde baan (met de wijzers van de klok mee) volgen in het equatoriale vlak van de planeet. Het zijn de manen (van binnen naar buiten) Naiade (48.227 kilometer), Thalassa (50.074 kilometer), Despina (52.526 kilometer), Galatea (61.953 kilometer), Larissa (73.548 kilometer), S/2004 N 1 (105.300 ± 50 kilometer) en Proteus (117.646 kilometer). Met uitzondering van de twee buitenste manen bevinden ze zich allemaal binnen de synchrone baan van Neptunus. Dit betekent dat ze langzamer om de planeet heen draaien dan Neptunus om zijn as draait (0,6713 dagen) en dat ze dus als gevolg van getijdenwerkingen langzaam worden vertraagd.

De binnenste manen zijn nauw verbonden met het kleine ringensysteem van Neptunus. De twee binnenste manen, Naiade en Thalassa, draaien tussen de Galle en LeVerrier ringen en Despina draait juist buiten de Le Verrier ring om de planeet heen. De volgende maan Galatea bevindt zich net binnen de Adams ring en de zwaartekracht van de maan zorgt voor instandhouding van de ring.

Gebaseerd op waarnemingen en geschatte dichtheden heeft Naiade een grootte van 96 * 60 * 52 kilometer en een massa van 1,9 * 1017 kilogram. Thalassa is 108 * 100 * 52 kilometer en heeft een massa van 3,5 * 1017 kilogram. Despina is 180 * 148 * 128 kilometer groot en weegt 21 * 1017 kilogram. Galatea is 204 * 184 * 144 kilometer groot en weegt 37,5 * 1017 kilogram. Larissa meet 216 * 204 * 168 kilometer en weegt 49,5 * 1017 kilogram. S/2004 N 1 heeft een diameter van 16 – 20 kilometer en weegt 0,5 ± 0,4 * 1017 kilogram en Proteus heeft een grootte van 436 * 416 * 402 kilometer en weegt 50,35 * 1017 kilogram.

Alleen van de twee grootste manen zijn foto’s gemaakt waaruit hun vorm is af te leiden en waarop enkele oppervlaktestructuren zichtbaar zijn. Met uitzondering van Larissa en Proteus die grotendeels rond zijn, zijn alle binnenste manen van Neptunus vermoedelijk langgerekt van vorm. Met albedo’s van 7% tot 10% zijn de binnenste manen van Neptunus ook allemaal erg donker.

Uit de spectra kan geconcludeerd worden dat ze voornamelijk bestaan uit ijs en erg donker materiaal, vermoedelijk organische componenten. Hiermee lijken de binnenste manen van Neptunus sterk op de binnenste manen van Uranus.

De buitenste onregelmatige manen

De resterende manen van Neptunus vormen de buitenste onregelmatige manen. Ze volgen een excentrische en vaak retrograde (tegen de wijzers van de klok in) baan. De helling van het baanvlak is groot. De enige uitzondering is de grote maan Triton die een nagenoeg cirkelvormige baan beschrijft die dan wel retrograad is een een grote helling heeft.

In volgorde van afstand tot de planeet zijn de onregelmatige manen Triton, Nereide, Halimede, Sao, Laomedeia, Neso en Psamathe. Met uitzondering van Triton en Nereide lijken de onregelmatige manen op die van de andere gasplaneten en denkt men dat het ingevangen objecten zijn.

De veertiende maan van Neptunus

S/2004 N1, de veertiende maan van Neptunus op opnames gemaakt met de Hubble Space Telescope (NASA/STScI)

Triton en Nereide

Triton en Nereide vallen uit de boot vergeleken met de andere vijf onregelmatige manen. Tussen deze twee en de andere onregelmatige manen zijn er grote verschillen.

Het zijn de grootste twee bekende onregelmatige manen in het zonnestelsel. Triton is vele malen groter dan de andere bekende onregelmatige manen. De maan is verantwoordelijk voor 99,5% van alle bekende massa die om de planeet draait (inclusief de ringen en de andere bekende manen).

De banen van beide manen hebben een ongebruikelijke excentriciteit. Nereide heeft één van de meest excentrische banen die bij een onregelmatige maan bekend zijn terwijl de baan van Triton juist bijna cirkelvormig is. Daarnaast heeft Nereide de kleinste inclinatie van alle bekende onregelmatige manen. Tenslotte hebben de beide manen de kleinste halflange as van alle bekende onregelmatige manen. Hoe kleiner die as hoe ronder de maan.

Met een gemiddelde diameter van 2700 kilometer en een massa van 214080 ± 520 * 1017 kilogram is Triton de grootste maan van Neptunus en de enige maan die groot genoeg is om een hydrostatisch equilibrium te bereiken (bolvormig te zijn). De maan draait op een afstand van 354.759 kilometer om Neptunus heen tussen de binnenste en de buitenste manen in.

Triton draait in een retrograde bijna cirkelvormige baan om Neptunus heen. De maan is opgebouwd uit voornamelijk stikstof-, methaan-, koolstofdioxide- en waterijs. Het albedo bedraagt bijna 90% en de maan is hiermee één van de helderste objecten in ons zonnestelsel. Het oppervlak heeft een roodachtige kleur die vermoedelijk wordt veroorzaakt door de interactie van ultraviolette straling en methaan waardoor tholines worden gevormd die een rode kleur hebben.

Met een oppervlaktetemperatuur van slechts 38 Kelvin (-235,2 °C) is Triton ook een van de koudste manen in het zonnestelsel. De zeer lage temperatuur wordt veroorzaakt doordat de maan nog geologisch actief is hetgeen resulteert in cryovulkanisme en variaties in de oppervlaktetemperatuur zorgen voor sublimatie. Triton is één van de twee manen in ons zonnestelsel met een aanzienlijke atmosfeer. Deze atmosfeer bestaat voornamelijk uit stikstof met kleinere hoeveelheden methaan en koolstofmonoxide. De druk van de atmosfeer wordt geschat op 14 bar.

Triton heeft een relatief hoge dichtheid van 2 g/cm3. Ongeveer twee derde van de massa bestaat uit gesteente en de rest zijn verschillende soorten ijs (voornamelijk waterijs). Er is mogelijk ook een laag vloeibaar water in het binnenste van de maan aanwezig. Aan de oppervlakte zijn een grote zuidelijke poolkap zichtbaar en oude bekraterde vlaktes die worden doorsneden voor slenken en steile rotswanden. Maar er zij ook nog relatief jonge oppervlaktestructuren zichtbaar.

Omdat de maan een retrograde baan beschrijft en zich dicht bij Neptunus bevindt (dichter dan de Maan bij de Aarde) wordt de maan tot de onregelmatige manen van Neptunus gerekend. Men denkt dat Triton een ingevangen object is, mogelijk een dwergplaneet die vroeger deel uitmaakte van de Kuipergordel. De afwijkende baan van Triton zorgt er voor dat de maan onder invloed van getijdenwerkingen veroorzaakt door Neptunus, steeds langzamer beweegt. Dit zal er uiteindelijk toe gaan leiden dat de maan in een neerwaartse spiraal terecht komt en over ongeveer 3,6 miljard jaar te pletter zal slaan op Neptunus.

Nereide is de op twee na grootste maan van Neptunus. Deze maan draait in een prograde maar erg excentrische baan om Neptunus heen. Men vermoedt dat het vroeger een regelmatige maan was die onder invloed van de zwaartekracht van Triton in zijn huidige baan terecht is gekomen. Nereide vertoont grote onregelmatige variaties in zijn helderheid en die worden mogelijk veroorzaakt door een chaotische rotatie of een geforceerde precessie in combinatie met een langgerekte vorm en donkere en heldere gebieden aan het oppervlak van de maan.

Ontstaan

Uitgaande van de scheve verdeling van de massa van de manen neemt men aan dat Triton pas na het ontstaan van het oorspronkelijke manenstelsel is ingevangen waarbij vermoedelijk ook verschillende manen verloren zijn gegaan. Over het proces van invangen zijn in de loop der jaren verschillende theorieën geopperd.

De meest geaccepteerde theorie is dat Triton een overlevende is van een binair Kuipergordel object dat uit elkaar werd getrokken tijdens een ontmoeting met Neptunus. Daarbij is Triton in een retrograde baan terecht gekomen en is het andere object of vernietigd of uit het Neptunus-stelsel geslingerd.

Kort na het invangen was de baan van Triton vermoedelijk sterk excentrisch en veroorzaakte die ook sterke verstoringen in de banen van de oorspronkelijke binnenste manen van Neptunus. Nadat de baan van Triton cirkelvormig werd kwam de rust terug in namen de binnenste manen de banen aan die ze nu beschrijven. Dit betekent dat de binnenste manen van Neptunus mogelijk niet de originele manen zijn die samen met Neptunus ontstonden.

Er zijn diverse simulaties opgesteld waaruit blijkt dat de kans 41% bedraagt dat de maan Halimede in het verleden ooit in botsing is gekomen met Nereide. Het is niet bekend of die botsing ooit daadwerkelijk heeft plaatsgevonden maar beide manen hebben dezelfde grijze kleur. Het is mogelijk dat Halimede een fragment is van Nereide.

Neptunus en zijn manen bevinden zich op grote afstand van de Zon. Tot nu toe is de ruimtesonde Voyager 2 de enige verkenner geweest die een kort bezoek heeft gebracht aan de planeet. Er staan momenteel ook geen missies op stapel om deze verre ijsreus en zijn manen te gaan bezoeken maar er liggen wel voorspellen om omstreeks 2030 een verkenner naar Neptunus en zijn manen te lanceren.

 

De 14 manen van Neptunus

  1. Triton
  2. Nereide
  3. Naiade
  4. Thalassa
  5. Despina
  6. Galatea
  7. Larissa
  8. Proteus
  9. Halimede
  10. Psamathe
  11. Sao
  12. Laomedeia
  13. Neso
  14. S/2004 N1 (ontdekt op 15 juli 2013, de maan heeft nog geen definitieve naam toegekend gekregen)

Laatste bewerking: 24 november 2015