Hoeveel manen heeft Pluto? De mini-manen van Pluto, Nix en Hydra werden in 2005 ontdekt (maar genoemd in 2006) tijdens een observatiecampagne door de Hubble-ruimtetelescoop. Maar waar komen deze satellieten vandaan? De huidige geaccepteerde theorie over de formatie op de grote maan, Charon, lijkt veel op de theorie die de schepping van de maan van de aarde ondersteunt. Er wordt gedacht dat een grote impact tussen twee grote Kuipergordel-objecten Charon van een proto-Pluto heeft afgebroken, waardoor het stuk Pluto-massa in een baan om de aarde is gebracht. Door de jaren heen vertraagden getijdenkrachten het paar en Charon mocht zich in zijn huidige baan vestigen. Recente theorie suggereert dat Nix en Hydra een bijproduct zijn van deze botsing, slechts verbrijzelde fragmenten van de enorme impact. Maar er zijn problemen met dit idee. Kunnen Nix en Hydra ergens anders vandaan komen dan de Pluto-Charon-impact?
De kleine manen die om het Grote Kuipergordelobject (voorheen geclassificeerd als een planeet) cirkelen, bevinden zich op ongeveer 48.700 kilometer en 64.800 kilometer van het oppervlak van Pluto. De dichtstbijzijnde maan heet Nix en de verste, Hydra. Nix heeft een orbitale resonantie van 4: 1 met Charons-baan en de grotere maan Hydra heeft een resonantie van 6: 1 (dwz Nix zal één keer in Pluto draaien voor elke vier Charons-banen; Hydra zal één keer in Pluto draaien voor elke zes Charons-banen) .
De redenen achter deze mini-maanbanen beginnen nog maar net te worden begrepen, maar het is bekend dat hun resonanties met de Charons-baan ver terug geworteld zijn tijdens de evolutie van het Pluto-systeem. Als we aannemen dat Hydra en Nix zijn gevormd uit een enorme botsing met een Kuiper-riemobject, is de gemakkelijkste verklaring om aan te nemen dat het hele fragmenten zijn van de impact die is gevangen in de zwaartekracht van het Pluto-Charon-systeem. Vanwege de zeer excentrieke banen die het gevolg zouden zijn van deze botsing, is het echter niet mogelijk dat de twee kleine manen zouden kunnen zijn geëvolueerd tot een bijna cirkelvormige baan, in bijna corotationele resonantie met Charon.
Zou het dus mogelijk zijn dat de manen zijn ontstaan uit het stof en het puin als gevolg van de eerste botsing? Als er voldoende materiaal was geproduceerd en als het materiaal vaak met elkaar in botsing kwam, werden Nix en Hydra misschien geboren uit een koude schijf van puin (in plaats van hele stukjes rots te zijn), die uiteindelijk samenvloeiden en grote rotsachtige manen vormden. Omdat er misschien een schijf van puin is geweest, zouden botsingen met de baan om Nix en Hydra ook de excentriciteit in hun banen hebben verminderd.
Maar er is een groot probleem met deze theorie. Uit impactsimulaties zou de schijf na de inslag van puin rond Pluto zeer compact zijn geweest. De schijf kon niet zo ver zijn gekomen als de huidige banen van de manen.
Een andere theorie suggereert dat misschien de manen waren gemaakt in een post-impact schijf, maar heel dicht bij Pluto, en vervolgens door gravitationele interacties met Charon, werden de banen van Nix en Hydra naar buiten getrokken, waardoor ze ver van de Pluto-Charon post-impact schijf konden draaien. Volgens recente computersimulaties lijkt dit ook niet mogelijk.
Om een antwoord te vinden, suggereert werk van Yoram Lithwick en Yanqin Wu (Universiteit van Toronto) dat we verder moeten kijken dan het Pluto-Charon-systeem voor een bron van materiaal voor Nix en Hydra. Uit simulaties zijn de bovenstaande theorieën over het creëren van de kleine manen die worden gestart door materiaal dat wordt uitgestoten door een grote botsing tussen twee grote Kuipergordel-objecten (waardoor Pluto en Charon ontstaan) uiterst problematisch. Ze beantwoorden niet correct hoe de zeer excentrieke banen die Nix en Hydra zouden hebben als gevolg van een botsing zouden kunnen evolueren naar de bijna cirkelvormige banen die ze vandaag hebben.
Lithwick en Wu gaan verder met te zeggen dat de cirkelvormige, corotationele resonerende banen van de twee manen zouden kunnen worden gecreëerd uit een Plutocentrische schijf van kleine stukjes steen die tijdens de baan van Pluto rond de zon zijn opgeschept. Daarom zijn Nix en Hydra mogelijk gevormd uit het rotsachtige puin dat overblijft na de ontwikkeling van het zonnestelsel, en niet uit een botsingsgebeurtenis die Charon heeft veroorzaakt. Dit geldt misschien voor de talloze andere Kuipergordelobjecten in een baan in de verre uithoeken van het zonnestelsel, er is geen impact nodig voor de schepping van de kleine manen waarvan nu wordt gedacht dat ze hun satellieten zijn.
We hopen dat de New Horizons-missie (gelanceerd op 21 januari 2006) naar de verre uithoeken van het zonnestelsel enkele van de vragen zal onthullen die in de diepte van onze mysterieuze Kuipergordel onbeantwoord blijven. Hopelijk komen we er ook achter of Nix en Hydra kinderen zijn van Pluto en Charon ... of dat ze geadopteerd zijn.
Bron: arXiv
