Er komt röntgenstraling van Pluto en dat is best vreemd

Pluto gefotografeerd door de New Horizons
Pluto gefotografeerd door de New Horizons tijdens de scheervlucht in juli 2015. Credit: NASA

Pluto, tot 2006 de buitenste planeet in ons zonnestelsel maar door toedoen van de Internationale Astronomische Unie gedegradeerd tot dwergplaneet blijft ons ook na het bezoek van de New Horizons in juli 2015 verbazen.

Astronomen hebben recent met behulp van de Chandra röngentelescoop de dwergplaneet onderzocht en ze waren verbaasd over de best wel sterke röntgenstraling die van Pluto af komt. Die straling had men niet verwacht en het zet de astronomen te denken over wat ze dachten te weten over de atmosfeer van de dwergplaneet en de interactie van die atmosfeer met de zonnewind.

In het verleden zijn er meer objecten in het zonnestelsel gevonden die röntgenstraling uitzenden. Deze röntgenstraling wordt veroorzaakt door de interactie van de zonnewind en neutrale gassen zoals argon en stikstof. Dergelijke emissies zijn waargenomen bij planeten zoals Venus en Mars (deze planeten hebben argon en stikstof in hun atmosfeer) maar ook bij kometen die halo’s vormen als gevolg van ontgassing.

Sinds de scheervlucht van de New Horizons in 2015 weten astronomen dat Pluto een hele ijle atmosfeer heeft die met het veranderen van de seizoenen varieert in grootte en dichtheid. Als de planeet zich tijdens zijn 248 jaar durende baan om de Zon in het perihelium bevindt (4.436.820.000 km) wordt de atmosfeer dikker doordat bevroren stikstof en methaan sublimeren aan het oppervlak.

Pluto bereikte voor het laatst op 5 september 1989 zijn perihelium en dat betekent dat het er nog steeds zomer was toen de New Horizons in 2015 arriveerde. De New Horizons ontdekte dat de atmosfeer voornamelijk bestaat uit stikstofgas (N2) samen met methaan (CH4) en koolstofdioxide (CO2). Astronomen besloten daarom om met behulp van de Chandra röntgentelescoop te zoeken naar emissies van röntgenstraling in de atmosfeer van Pluto.

Voor de scheervlucht van de New Horizons voorspelden de meeste modellen een uitgestrekte atmosfeer. Echter, de New Horizons liet zien dat dit niet zo is en dat de atmosfeer honderden keren compacter is dan de modellen voorspelden. De onderzoekers verwachtten daarom ook röntgenstraling waar te nemen die overeen zou komen met de waarnemingen van de New Horizons.

Eerdere modellen voorspelden een verlies van moleculen naar de ruimte van ongeveer 1027 tot 1028 mol/sec van de gassen N2 en CH4. Uitgaande hiervan werd er dan ook gezocht naar röntgenstraling in het neutrale lage dichtheidsgas dat Pluto omringd.

Na het bestuderen van de data van de Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) aan boord van de Chandra bleek dat de röntgenstraling afkomstig van Pluto veel groter te zijn dan mogelijk is op basis van de voorspelde molecuuldichtheid. In sommige gevallen is er sterke röntgenstraling van andere kleine objecten in het zonnestelsel waargenomen die werd veroorzaakt door het verstrooien van röntgenstraling van de Zon door kleine stofdeeltjes bestaande uit koolstof, stikstof en zuurstof.

De energieverdeling afkomstig van de röntgenstraling van Pluto kan echter niet gebruikt worden in combinatie met bovenstaande verklaring. Een andere mogelijkheid die werd geopperd is dat de röntgenstraling afkomstig is van een proces dat de zonnewind in de buurt van Pluto focust waardoor de effecten op de atmosfeer worden versterkt.

De onderzoekers schrijven in hun conclusies het volgende:
De waargenomen emissie van Pluto ontstaan niet als gevolg van activiteiten in de aurora’s. Als de emissie wordt veroorzaakt door verstrooiing dan zou een unieke populatie van nanodeeltjes bestaande uit koolstof, stikstof en zuurstof voorkomen in de atmosfeer en die zouden onder invloed van de straling van de Zon fluoresceren. Als de röntgenstraling ontstaat door de interactie van geladen deeltjes in de zonnewind en neutrale gassen (voornamelijk CH4) die ontsnappen van Pluto dan is bijstelling van de dichtheid van de atmosfeer van Pluto en de dichtheid van de zonnewind nabij Pluto noodzakelijk om kloppende modellen te verkrijgen.

Vooralsnog is de ware aard van de röntgenstraling onbekend. De onderzoekers wijzen er op dat meer onderzoek noodzakelijk is. De gegevens die de New Horizons tijdens zijn scheervlucht heeft verzameld zullen waarschijnlijk nog tientalen jaren een nuttig bron van informatie zijn

Het onderzoek, dat is gepubliceerd in het tijdschrift Icarus, werd uitgevoerd door astronomen van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, het Southwest Reearch Institute (Swi), het Vikram Sarabhai Space Center (VSCC) en het Jet Propulsion Laboratory (JPL) en het Ames Research Center van de NASA.

 

Eerste publicatie: 8 juli 2017
Bron: CfA, arXiv