Quaoar – kandidaat dwergplaneet

Quaoar en Weywot
Artist impression van Quaoar en Weywot. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

De uitgestrekte Kuipergordel die zich aan de rand van ons zonnestelsel bevindt herbergt vele onbekende objecten. De laatste tientallen jaren beginnen we er meer en meer te ontdekken en neemt onze kennis over de buitenste delen van ons zonnestelsel snel toe.

Met de ontdekking in 2005 van de dwergplaneet Eris zette astronoom Mike Brown en zijn team de astronomische wereld op zijn kop. Het kostte Pluto zijn status als planeet en ondertussen zijn er talloze objecten ontdekt waarvan we niet weten of het nu dwergplaneten, plutoïden of trans-Neptuniaanse Objecten zijn. Onder deze objecten ook Kuipergordel object 5000 Quaoar die drie jaar voor Eris werd ontdekt.

Ontdekking en naamgeving

Hubble-opname van Quaoar
Quaoar, gefotografeerd door de Hubble Telescope. Aan de hand van deze opname werd de grootte berekend. Credit: NASA

Quaoar werd op 4 juni 2002 ontdekt door de astronomen Chad Trujillo en Mike Brown van het Californian Institute of Technology. Ze gebruikten opnames die gemaakt waren met de Samuel Oshin Telescope van de Mount Palomar sterrenwacht. De ontdekking werd op 7 oktober 2002 aangekondigd tijdens een bijeenkomst van de American Astronomical Society. Ten tijde van de ontdekking droeg Quaoar de aanduiding 2002 LM60.

In lijn met de richtlijnen van de Internationale Astronomische Unie werd 2002 LM60 vernoemd naar een mythologische oppergod. Quaoar is vernoemd naar de oppergod van het Tongva-volk (ook bekend als de Mission Indianen) die leven in het gebied rond Los Angelos waar Quaoar werd ontdekt.

Massa, grootte en baan

Vanwege de grote afstand is het lastig om nauwkeurige metingen uit te voeren. In 2004 werden er directe metingen gedaan met behulp van de Hubble telescoop en werd een diameter van 1260 ± 190 km berekend. In 2013 werden deze metingen naar beneden bijgesteld toen Quaoar een ster bedekte en toen er metingen werden gedaan met de Herschel telescoop in de ruimte.

Deze nieuwe berekeningen stelden de diameter op 1110 ± 5 km en 1074 ±

38 kilometer. Uitgaande van deze berekeningen was Quaoar het grootste object dat was ontdekt in het zonnestelsel sinds de ontdekking van Pluto. Later volgden nog de ontdekkingen van Eris, Haumea en Makemake die in grootte Quaoar verdrongen.

Nieuwere technieken een vergrootte kennis over Kuipergordel-objecten hebben er toe geleid dat wetenschappers erkennen dat de metingen die in 2004 werden gedaan met de Hubble telescoop 40% te groot waren en dat een diameter van 900 kilometer een veel betere schatting is. In 2010 werd de diameter van Quaoar geschat op 900 ± 70 kilometer.

Uitgaande hiervan is Quaoar ongeveer 1/12-de van de diameter van de Aarde, 1/3-de van de diameter van de Maan en ongeveer half zo groot als Pluto. De massa wordt geschat op 1,4 * 1021 kilogram is dit komt ongeveer overeen met de massa van Charon, de grootste maan van Pluto. Maar ook is de massa van Quaoar gelijk aan 0,12 maal de massa van Eris en 2,5 maal de massa van Orcus.

Quaoar draait in 284,5 jaar om de Zon en in 17,68 uur om zijn as. De baan is niet perfect cirkelvormig. In het perihelium bedraagt de afstand 41,695 Astronomische Eenheden (6,24 miljard kilometer) en in het aphelium bevindt Quaoar zich 45,114 Astronomische Eenheden (4,19 miljard kilometer) van de Zon. De inclinatie met het baanvlak bedraagt ongeveer 8° en dat is een typische inclinatie voor een kleine groep Kuipergordel objecten maar anders dan die van grote Kuipergordel objecten als Pluto, Makemake, Haumea, Orcus, Varuna en Salacia die veel grotere inclinaties hebben een meer excentrische banen.

Op een gemiddelde afstand van 43 Astronomische Eenheden en een baan die bijna cirkelvormig is wordt Quaoar’s baan niet meer beïnvloedt door die van Neptunus. In 2008 bevond Quaoar zich op 14 AE van Pluto en dat is naar de maatstaven van de Kuipergordel erg dichtbij.

Samenstelling

Tijdens zijn ontdekking was er nog maar weinig bekend over de objecten in de Kuipergordel echter men vindt het erg waarschijnlijk dat het oppervlak van Quaoar erg veel lijkt op dat van de ijsmanen van Uranus en Neptunus. Dit betekent een laag albedo tot 0,1 wat er op kan duiden dat vers ijs aan het oppervlak is verdwenen.

Het oppervlak van Quaoar lijkt ook redelijk rood te zijn en dat betekent dat Quaoar meer licht reflecteert in het rode en nabije infrarode licht dan in het blauwe deel van het spectrum. In 2006 werd een model opgesteld waarbij door interne hitte, ontstaan door radioactief verval van elementen, er mogelijk een interne oceaan van vloeibaar water kan zijn op de grens van de mantel en de korst van grote Kuipergordel objecten. Dit model lijkt echter niet van toepassing op Quaoar.

Uit waarnemingen in het nabije infrarode spectrum duiden op de aanwezigheid van kleine hoeveelheden methaan- en ethaanijs (± 5%) maar er zijn ook signalen van kristallijn waterijs aangetroffen die worden veroorzaakt door de sublimatie en opnieuw bevriezen van water. Dit zou betekenen dat de temperatuur er in de laatste 10 miljoen jaar is gestegen geweest tot tenminste -160 °C (110 Kelvin).

De huidige temperatuur op Quaoar bedraagt ongeveer -220 °C (55 Kelvin). Wat de oorzaak is geweest van de tijdelijke temperatuursverhoging is onduidelijk. Mogelijk heeft er een bombardement van micro-meteorieten plaatsgevonden maar ook het voorkomen van cryovulkanisme als gevolg van verval van radio-actieve elementen in de kern van Quaoar behoort tot de mogelijkheden.

Er zijn wetenschappers die denken dat Quaoar vroeger eens zo groot is geweest en dat er een botsing met een ander object, mogelijk Pluto, heeft plaatsgevonden. Tijdens die botsing zou de buitenste mantel zijn gestript. Als dit klopt dan had Quaoar vroeger veel meer ijs aan zijn oppervlak en mogelijk ook een ondergrondse oceaan van vloeibaar water op de grens van de kern en de mantel.

Maan

Quaoar heeft één bekende maan. Deze werd op 22 februari 2007 ontdekt. De maan draait op een afstand van 14.500 kilometer om Quaoar heen. De excentriciteit van de baan bedraagt 0,14. Aannemende dat de maan hetzelfde albedo en dezelfde dichtheid heeft als Quaoar dan kan uit de schijnbare helderheid een grootte van 74 kilometer worden berekend en zou de maan een massa hebben van 1/2000-ste van Quaoar.

Men denkt dat de maan is ontstaan uit een botsing van een object met Quaoar waarbij een deel van het ijs dat de mantel vormt is betrokken. Het Tongva-volk was betrokken bij de naamgeving van de maan en zij selecteerden de hemel god Weymot als naam voor de maan. In de mythologie van de Tongva is Weymot ook de zoon van Quaoar. Deze naam werd door door middel van een publicatie van het Minor Planet Centre op 4 oktober 2009 officieel.

Classificatie

Uitgaande van de Internationale Astronomische Unie is een dwergplaneet een hemellichaam dat zich in een baan om een ster bevindt en zwaar genoeg is om onder de druk van zijn eigen zwaartekracht een ronde vorm aan te nemen maar zijn baan niet heeft vrijgemaakt van planetesimalen. Een dwergplaneet is daarnaast geen maan van een ander hemellichaam. Een dwergplaneet heeft voldoende massa om zijn eigen druk te overwinnen en in een hydrostatisch equilibrium te geraken.

Omdat Quaoar een maan heeft kan de massa van het systeem worden berekend uit de baan van de maan. Uitgaande van deze berekening heeft Quaoar een dichtheid van ongeveer 2,9 g/cm3 en in combinatie met een diameter van 820 – 960 kilometer betekent dit dat Quaoar groot genoeg is om een hydrostatisch equilibrium te bereiken en te voldoen aan de eisen voor een dwergplaneet.

Dit is gebaseerd op de berekeningen van Mike Brown die zegt dat een hemellichaam dat uit gesteente bestaat en een doorsnede heeft van ongeveer 900 kilometer groot genoeg zijn om in een hydrostatisch equilibrium te komen. IJsachtige hemellichamen hebben voldoende aan een doorsnede van 200 tot 400 kilometer om een ronde vorm te bereiken.

Ook de massa van Quaoar, die geschat wordt op meer dan 1,6 * 1021 kilogram, is groter dan wat de IAU in 2006 aangaf in de definitie over ene planeet. Daarin werd gesteld dat een massa van 5*1020 kilogram en een doorsnede van 800 kilometer nodig is om een hydrostatisch equilibrium te bereiken. Opnames van de variatie in de lichtcurve van Quaoar vertonen weinig variaties en ook dat duidt er op dat Quaoar vermoedelijk een bolvorm heeft

Quaoar is nog niet erkend als dwergplaneet maar heeft er dus wel alle kenmerken van. Het is wachten op meer waarnemingen en een beslissing van de IAU maar astronomen verwachten dat Quaoar de komende jaren zal worden toegevoegd aan het nu nog selecte groepje van dwergplaneten.

Verkenning

Er zijn geen ruimtemissies gepland naar Quaoar. Er zijn ideeën geweest om de New Horizons na zijn bezoek aan Pluto naar Quaoar of Sedna te sturen maar dat was niet mogelijk. Beide objecten liggen te ver van het traject dat de New Horizons volgt

Men heeft berekend dat een missie naar Quaoar ongeveer 13,6 jaar duurt als gebruik wordt gemaakt van de zwaartekracht van Jupiter. Een verkenner moet dan wel op 25 december 2016, 22 november 2027, 22 december 2028, 22 januari 2030 of 20 december 2040 worden gelanceerd. Tijdens deze lanceervensters bevindt Quaoar zich op een afstand van 41 tot 43 Astronomische Eenheden van de Zon op het moment dat een verkenner het object bereikt.

In de tussentijd kunnen we alleen wachten en doorgaan met het waarnemen van Quaoar en zijn mede Kuipergordel objecten. De verwachting is dat er de komende jaren weer verschillende objecten aan de lijst van dwergplaneten worden toegevoegd.

Laatste bewerking: 6 september 2015




%d bloggers liken dit: