Nieuw onderzoek werpt licht op de interne structuur van Eris
De kleine maan Dysnomia draait in een gebonden rotatie om de dwergplaneet Eris heen. Recentelijk verkregen grenzen van de massa van Dysnomia tonen aan dat Eris onverwacht dissipatief (kneedbaar) moet zijn. Nieuw onderzoek toont aan dat Eris zich moet hebben gedifferentieerd in een ijsschelp en een rotsachtige kern om die dissipatie te kunnen verklaren.
Eris werd in januari 2005 gevonden door Michael Brown van Caltech en collega’s van de Palomar sterrenwacht.
De dwergplaneet heeft een doorsnede van ongeveer 2300 kilometer, een massa van 0,28% van de Aarde en een massa die 27% groter is dan die van Pluto.
Eris heeft een baanperiode van 559 jaar. De grootste afstand tot de Zon bedraagt 97,5 AE en de kleinste afstand is 38 AE.
In tegenstelling door zijn neef Pluto, die door de New Horizons ruimtesonde van de NASA werd bezocht en die een dynamische en gevarieerde wereld onthulde, zijn van Eris alleen deze basiskenmerken bekend.
Met name de interne structuur ervan, bijvoorbeeld of deze uit een homogeen steen-ijsmengsel bestaat of niet, is onbekend.
De eerste belangrijkste aanwijzing is dat Eris en zijn maan, Dysnomia, altijd in dezelfde richting naar elkaar toe zijn gericht. Dat gebeurt omdat de grote planeet wordt rondgedraaid door de getijden die de kleine maan erop laat komen. Hoe groter de maan is, hoe langzamer de planeet gaat draaien.
Onderzoekers kunnen de rotatie- en baankenmerken van planeten en hun manen gebruiken om eigenschappen van hun interne structuren af te leiden. Maar tot voor kort hadden ze geen schatting van de omvang van Dysnomia.
De nieuwe gegevens van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) veranderden dat door te onthullen dat de maan van Eris onder een bepaalde massa moet zijn (massaverhouding 0,0084 bij 1-sigma en 0,015 bij 3 sigma). Deze bovengrens voor de massa leverde het tweede cruciale stukje informatie op.
En zodra je dat weet kun je daadwerkelijk echte berekeningen gaan maken, aldus de onderzoekers.
Het belangrijkste, onverwachte resultaat van het model is dat Eris verrassend dissipatief is. Een dissipatief systeem is een open systeem dat met zijn omgeving materiaal en energie uitwisselt. Een dissipatief systeem is hierdoor niet in een thermodynamisch evenwicht.
De onderzoekers stelden vast dat Eris een rotsachtige kern heeft omgeven door een laag ijs.
Deze buitenste schil van ijs convecteert waarschijnlijk, in tegensteling tot de geleidende schil van Pluto.
Het gesteente bevat radioactieve elementen en die produceren warmte. En dan moet die hitte op de een of andere manier naar buiten komen. Dus als de hitte ontsnapt, zorgt dit voor het langzame kruien van het ijs.
Eris gedraagt zich daardoor als een minder stijf object en meer als een zachte kaas of iets dergelijks. De dwergplaneet heeft de neiging een beetje te vloeien, leggen de onderzoekers uit.
Aanvullende gegevens over de vorm van Eris zullen helpen bij het verifiëren van het model dat de onderzoekers hebben opgesteld.
Ze benadrukken dat Eris behoorlijk glad moet zijn, want als er enige topografie aan het oppervlak is, zal het ijs gaan stromen en zal die topografie verdwijnen. Het zou dus leuk zijn om wat metingen te doen van de vorm van Eris, want als die vorm heel onregelmatig is dan zou dat niet overeenkomen met het model.
Eris staat zo ver van de Aarde dat hij zichtbaar is als één enkele pixel. Om zijn vorm te reconstrueren zullen wetenschappers de dwergplaneet dus voor sterren voorbij moeten zien trekken.
De ster knippert uit en dan komt de ster terug en dat vertelt je hoe breed Eris op dat punt is. En als je dat met een hele hoop sterren doet kun je daadwerkelijk de vorm reconstrueren, aldus de onderzoekers.
De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
Artikel: Francis Nimmo & Michael E. Brown. 2023. The internal structure of Eris inferred from its spin and orbit evolution. Science Advances 9 (46); doi: 10.1126/sciadv.adi9201
Eerste publicatie: 7 december 2023
Bron: sci-news
