S/2021 N 1 – maan van Neptunus

S/2021 N 1 is de kleinste en zwakste bekende maan van Neptunus. Het maantje heeft een diameter van 16 tot 25 kilometer. Het maantje is op 7 september 2021 gevonden door Scott Sheppard en anderen met behulp van de 8,2 meter Subaru telescoop op Mauna Kea in Hawaï. De ontdekking werd op 23 februari 2024 door het Minor Planet Center van de Internationale Astronomische Unie bevestigd.

Het maantje draait in een retrograde baan op een gemiddelde afstand van meer dan 50 miljoen kilometer om Neptunus heen. Het maantje heeft 27 aardse jaren nodig voor een omwenteling om de planeet. Dit is de langste periode en grootste baanafstand van alle bekende manen in ons zonnestelsel.

Ontdekking

S/2021 N 1 werd op 7 september 2021 voor het eerst waargenomen door Scott Sheppard en zijn team. Ze vonden het maantje met behulp van de 8,2 meter Subaru telescoop op Mauna Kea in Hawaï tijdens een zoektocht naar onregelmatige manen bij Uranus. De astronomen gebruikten speciale beeldvormingstechnieken om nog zwakkere onregelmatige manen te vinden.

Tussen September 2021 en November 2023 werden vervolgwaarnemingen gedaan met andere grote telescopen op de wereld, waaronder de 6,5 meter Magellan-Baade telescoop van de Las Campanas sterrenwacht in Chili, de 8,2 meter Very Large Telescope van de ESO in Chili en de 8,1 meter Gemini North telescoop op Mauna Kea. S/2021 N 1 en S/2002 N 5, een andere onregelmatige maan van Neptunus, werden beiden op 23 februari 2024 door het Minor Planet Center van de Internationale Astronomische Unie officieel bevestigd. Hiermee kwam het aantal bekende manen van Neptunus op 16.

Baan

Vanwege zijn verre, zeer elliptische en sterk hellende baan behoort S/2021 N 1 tot de onregelmatige manen van Neptunus. Vanwege de grote afstand tot de planeet zijn onregelmatige manen losjes gebonden aan de zwaartekracht van Neptunus. Hun banen worden vaak verstoord door de zwaartekracht van de Zon en andere planeten. Dit resulteert in relatief korte tijd in aanzienlijke veranderingen in de banen van onregelmatige manen. Een eenvoudige Kepleriaanse baan kan de langdurige baanbewegingen van de onregelmatige manen niet nauwkeurig beschrijven. In plaats daarvan worden de juiste of gemiddelde baanelementen gebruikt om de lange termijnbanen van onregelmatige manen mauwkeuriger te beschrijven, aangezien deze worden berekend door de verstoorde baan over een lange tijdsperiode te middelen.

Over een periode van 800 jaar, van 1600 tot 2400, bedraagt de gemiddelde semi-lange as oftewel de baanafstand van S/2021 N 1 tot Neptunus 50,7 miljoen kilometer, met een gemiddelde omlooptijd van 27,5 aardse jaren. Beide baaneigenschappen zijn groter dan die van de maan Neso en daarmee heeft S/2021 N 1 het record voor de grootste baanafstand en -periode van alle bekende manen in het zonnestelsel. Ter vergelijking: de planeet Mercurius heeft een semi-halflange as van 57,9 miljoen kilometer van de Zon, wat ongeveer 14% groter is dan de gemiddelde semi-hoofdas van S/2021 N 1 vanaf Neptunus. De extreme orbitale afstand van S/2021 N 1 is mogelijk dankzij de grote omvang van de zwaartekrachtssfeer van Neptunus die een straal van ongeveer 115 miljoen kilometer beslaat. De gemiddelde semi-halflange hoofdas beslaat ongeveer 44% van de straal van de zwaartekrachtssfeer (Hill’s sfeer).

S/2021 N 1 heeft een gemiddelde baanexcentriciteit van 0,50 en een gemiddelde inclinatie van 135° ten opzichte van de ecliptica. Omdat de baaninclinatie van S/2021 N 1 groter is dan 90° draait de maan in tegenovergestelde richting van de baan van Neptunus om de Zon. Als gevolg van verstoringen fluctueren de baanelementen van S/2021 N 1 in de loop van de tijd: de gemiddelde afstand tot Neptunus kan variëren van 49 tot 53 miljoen kilometer, de excentriciteit van 0,32 tot 0,70 en de inclinatie van 129° tot 139°.

S/2021 N 1 maakt deel uit van de Neso-familie. Dit is een groep verre retrograde onregelmatige manen van Neptunus waartoe ook Psamathe en de naamgever van de groep Neso behoren. De manen van de Neso-familie hebben baanelementen met semi-hoofdassen tussen 46 en 51 miljoen kilometer, excentriciteiten tussen 0,4 en 0,5 en inclinaties tussen 125° en 140°. Net als alle andere onregelmatige maangroepen wordt aangenomen dat de Neso-familie is ontstaan uit de vernietiging van een grotere gevangen maan van Neptunus als gevolg van asteroïde- en komeetinslagen, waardoor veel fragmenten in vergelijkbare banen rond Neptunus achterbleven.

Fysische kenmerken

S/2021 N 1 heeft een schijnbare helderheid van magnitude 27 en ligt daarmee op de grens van wat grote telescopen op Aarde, zoals de Subaru telescoop, kunnen detecteren. Anders dan de absolute helderheid van 12,1 is er niks bekend over de maan. Maar uit de absolute helderheid kunnen astronomen wel de diameter van de maan schatten. Uitgaande van een geometrisch albedo van 0,04 tot 0,10 dat gebruikelijk is voor de meeste onregelmatige manen, heeft S/2021 N 1 een diameter tussen 26 en 25 kilometer.

Ontdekt door	Scott Sheppard, David Tholen, Chad Trujillo, Patryk Lylawka
Ontdekkingsdatum	7 september 2021
Groep manen	Neso
Halflange as (km)	50.700.200
Excentriciteit	0,503
Inclinatie (°)	50,2
Baanperiode (dagen – jaar)	10036,7 – 27,48
Gemiddelde diameter (km)	16 – 25
Visuele helderheid (magnitude)	27
Absolute helderheid (magnitude)	12,1

Eerste publicatie: 10 maart 2024