De manen van Uranus

Oberon
De Uranusmaan Oberon, gefotografeerd door de Voyager-2

De planeet Uranus heeft 27 bekende manen waarvan het merendeel pas is ontdekt in het ruimtevaarttijdperk. Ze variëren in grootte van Titania die een diameter heeft van 1579 kilometer tot Cupido die een diameter van slechts 18 kilometer heeft. Alle manen van Uranus zijn, geheel volgens de richtlijnen van de Internationale Astronomische Unie, vernoemd naar karakters uit de toneelstukken van William Shakespeare of karakters uit het toneelstuk “Rape of the Lock” van Alexander Pope.

Voordat de Voyager 2 in 1977 werd gelanceerd waren er 5 manen bekend. Voyager 2 ontdekte er 10 toen die in 1986 een scheervlucht maakte langs de planeet.

Toen de Voyager 2 in 1986 zijn scheervlucht maakte was het winter en donker op het noordelijk halfrond van alle manen. Onderzoekers konden dus alleen maar delen van het zuidelijk halfrond zien. De ontmoeting van de Voyager met Uranus had veel weg van het vliegen door het doel want in plaats maan voor maan te zien ontmoette de Voyager alle manen tegelijkertijd.

Sinds de Voyager 2 hebben er geen ruimtesondes meer een bezoek gebracht aan Uranus maar astronomen met behulp van nieuwe telescopen en verbeterde technieken nog meer manen ontdekt. In 2003 werd de ontdekking van de laatste manen, Mab, Cupido en Margaret, bevestigd.

De manen van Uranus zijn mogelijk ontstaan tijdens de botsing die er voor heeft gezorgd dat de planeet op zijn kant ligt. Tijdens de botsing is er materiaal van de twee botsende objecten in een stofschijf terecht gekomen en uit die stofschijf zijn uiteindelijk de manen ontstaan. Volgens astronomen is het mogelijk om tegelijkertijd de kanteling van de planeet en het ontstaan van de regelmatige manen te verklaren.

Ontdekking van de eerste manen

Miranda
De merkwaardig uitziende maan Uranus die in 1948 door de Nederlandse astronoom Gerard Kuiper is ontdekt.

De ontdekking van de eerste twee manen én Uranus zelf staan op naam van de Engelse astronoom William Herschel. Hij ontdekte in 1787 de manen Oberon en Titania. Dit was zes jaar na de ontdekking van de planeet. Twee eeuwen later lieten de close-ups van de Voyager zien dat Oberon voor ongeveer de helft uit ijs en de helft uit gesteente bestaat dat is afgemaakt met veel kraters. Over Titania lopen grote breuklijnen die duidden op oude of jonge seismische activiteit.

In 1851 ontdekte de Engelse astronoom William Lassell de donkere maan Umbriël. Aan de hand van de snelle scheervlucht van de Voyager 2 waren astronomen niet in staat een verklaring te vinden voor het donkere oppervlak van de maan en ook voor de grote heldere ring aan het oppervlak die een doorsnede heeft van 140 kilometer is nog geen verklaring gevonden.

Ook de maan Ariël is in 1851 door Lassell ontdekt. Ariël heeft van alle manen het helderste en jongste oppervlak. Mogelijk komt dit door meteorietinslagen maar ook geologische activiteit behoort tot de mogelijkheden. Aan het oppervlak komen valleien voor die omringd zijn door breuklijnen. Voyager 2 ontdekte dat de maan bestaat uit silicaat houdend gesteente en waterijs met sporen van koolstofdioxide.

De laatste maan die voor het ruimtevaarttijdperk is ontdekt heet Miranda. Deze bizarre maan werd in 1948 ontdekt door de Nederlandse astronoom Gerard Kuiper, die destijds verbonden was aan de McDonald Sterrenwacht. De maan lijkt een samenraapsel van alles te zijn. Hoe het verwrongen uiterlijk van de maan is ontstaan is onbekend. Mogelijk is Miranda door een grote meteorietinslag in stukken geslagen die later weer zijn samengekomen. Maar het is ook mogelijk dat kleinere meteorieten het oppervlak hebben doen smelten waardoor er modderstromen op gang kwamen die later weer zijn bevroren.

De ontdekkingen van Voyager 2

Toen de Voyager 2 in januari 1986 langs Uranus scheerde leverde dat binnen een maand 10 nieuwe manen op. Hoewel de meeste foto’s van de NASA de manen als kleine stipjes tonen zouden ze zonder het bezoek van de Voyager nog tientallen jaren onontdekt zijn gebleven.

Cordelia en Ophelia worden soms als herdersmaantjes aangeduid. Ze bevinden zich erg dicht bij de Epsilon-ring van Uranus en hun zwaartekracht zorgt er voor dat deze ring niet uit elkaar valt. Niemand weet hoe groot Cordelia precies is of wat de samenstelling van de maan is. Men denkt dat Ophelia ongeveer 20 kilometer groot is.

Voyager 2 maakte een foto van de maan Puck die een gespikkeld en donker oppervlak liet zien. Astronomen denken dat de maan bestaat uit koolstof houdend materialen ze denken dat de overige manen ook uit dergelijk materiaal bestaan. Een studie uit 2003 suggereert dat er waterijs aan het oppervlak van Puck voorkomt.

De overige manen zijn zo klein en waren zo ver verwijderd van de Voyager dat er niet veel bekend is ver hun samenstelling en hun grootte. De manen Belinda en Cressida weerkaatsen weinig licht en dat duidt erop dat ze vermoedelijk eenzelfde koolstofhoudende samenstelling hebben als Puck.

De andere manen die door de Voyager werden gevonden heten Portia, Rosalind, Julliet, Desdemona en Bianca. In 2001 verscheen een onderzoek, uitgevoerd met de Hubble Space Telescope, die zegt dat deze manen (die de Portia-groep worden genoemd) allemaal een vergelijkbare samenstelling hebben en vergelijkbare banen beschrijven.

Ontdekkingen na Voyager

Titania
Titania is met een doorsnede van ± 1400 kilometer de grootste maan van Uranus

Sinds 1986 zijn er nog eens 12 manen ontdekt. Sommigen werden gevonden in de data van de Voyager 2 en anderen werden ontdekt met nieuwere waarnemingen met telescopen in een baan om de Aarde.

Van deze manen heeft Perdita de meest roemruchte geschiedenis. De maan werd in 1999 ontdekt door Erich Karkoschka van de Universiteit van Arizona. Hij vond de maan op openbare opnames van de Voyager 2 en hij vergelijk deze met opnames die de Hubble Space Telescope had gemaakt. In eerste instantie werd de maan door de IAU erkend maar die trek de erkenning later weer in toen bleek dat andere astronomen de maan niet konden vinden. Pas in 2003 werd Perdita weer een officiële maan toen de Hubble Space Telescope de maan weer waarnam.

In 1997 werd Caliban ontdekt door een team astronomen van de Palomar Sterrenwacht. Deze maan volgt een sterk afwijkende baan en draait in tegengestelde richting om Uranus heen. Men denkt dat Caliban is ingevangen door Uranus. Hetzelfde team ontdekte ook de maan Sycorax. Deze maan heeft een rode kleur en ook Sycorax volgt een retrograde baan.

In 1999 volgde de ontdekking van de manen Setebos, Prospero en Stephano. Ze werden ontdekt met behulp van de Canada-Franse-Hawaii Telescope op Mauna Kea. In 2001 ontdekte een team astronomen met behulp van de Cerro Tololo Inter-American Telescope in Chili de manen Trinculo, Francisco en Ferdinand.

In 2003 werden met behulp van de Hubble Space Telescope de manen Mab en Cupido ontdekt. Met behulp van de Subaru telescoop op Mauna Kea werd tenslotte in 2003 ook nog Margaret gevonden.

Recente publicaties over de manen

Puck
De kleine maan Puck

Vanwege de grote afstand tot de manen is het erg lastig om ze te bestuderen, bovendien zijn er op dit moment ook geen plannen om een ruimtesonde naar Uranus te sturen. Toch zijn er de laatste jaren verschillende onderzoeken gepubliceerd en ook zijn er voorstellen ingediend voor ruimtemissies in de wat verdere toekomst. Sommige astronomen stellen kleine cubesats voor om de kosten te drukken. Dergelijke cubesats (satellieten ter grootte van ongeveer een pak melk) kunnen veel goedkoper gelanceerd worden terwijl ze toch waardevol onderzoek kunnen doen. Daarnaast heeft een team in 2010 en opnieuw in 2015 een Uranus Pathfinder missie ingediend bij de ESA maar in beide gevallen werd het concept niet geaccepteerd.

De Cassini-missie bij Saturnus heeft er toe geleid dat men vermoedt dat verschillende manen van Saturnus een ondergrondse oceaan hebben en wetenschappers denken dat dit mogelijk ook bij de manen van Uranus het geval zou kunnen zijn. Omdat die manen zich erg ver weg van de Zon bevinden zijn de mogelijkheden voor leven erg beperkt maar zonder nader onderzoek is dit niet zeker.

Ook vanaf de Aarde zijn de manen bestudeerd. In 2013 is Miranda onderzocht op de aanwezigheid van vluchtige bestanddelen zoals ammoniakwater maar ze konden geen eenduidige conclusies trekken.

In 2015 verscheen een publicatie die, gebaseerd op waarnemingen, suggereert dat verschillende manen van Uranus aan hun oppervlak een mix van waterijs en koolstofdioxide-ijs hebben.

In 2014 werd een model van Miranda voorgesteld dat suggereerde dat de vreemde oppervlak van de maan deels afkomstig zou kunnen zijn van opwarming door getijdewerking die zorgt voor een langzame convectie aan het ijzige oppervlak. Miranda heeft een bizar vervormd oppervlak.

De dunne ringen die Uranus omringen duiden er op dat er misschien nog wel meer banen om de planeet heen draaien. Uitgaande van de bewegingen die worden waargenomen in de ringen lijkt het erop dat er iets is dat de ringen beïnvloedt. Astronomen denken aan een of meerdere kleine manen die, als ze bestaan, slechts enkele kilometers in doorsnede zullen zijn.

Uranus heeft 27 manen

(klik op de namen voor meer informatie over de manen)

  1. Cordelia
  2. Ophelia
  3. Bianca
  4. Cressida
  5. Desdemona
  6. Julliet
  7. Portia
  8. Rosalind
  9. Mab
  10. Belinda
  11. Perdita
  12. Puck
  13. Cupido
  14. Miranda
  15. Francisco
  16. Ariel
  17. Umbriel
  18. Titania
  19. Oberon
  20. Caliban
  21. Stephano
  22. Trinculo
  23. Sycorax
  24. Margaret
  25. Prospero
  26. Setebos
  27. Ferdinand

Meer artikelen over Uranus

Eerste publicatie: 11 oktober 2015
Volledige revisie: 13 maart 2018
Bron: space.com, NASA en anderen