Hoe bestudeer je een extreem klein planetair lichaam in de donkere buitengebieden van ons zonnestelsel? Laat al uw vrienden van over de hele wereld wachten op een zeer ongrijpbare - zo niet kortstondige - speciale gebeurtenis. Voer James Elliot van MIT in, die met tientallen observatoria en astronomen over de hele wereld werkte, waaronder Jay Pasachoff van Williams College in Massachusetts, in een poging om observaties te maken van het Kuiper Belt Object 55636 (ook bekend als 2002 TX300) een klein lichaam in een baan rond 48 AU verwijderd van de zon. Omdat deze KBO te klein en ver weg is voor directe waarnemingen van het oppervlak, hebben de astronomen zijn koers gevolgd en uitgezet, om uit te zoeken wanneer hij voor een verre ster zou passeren.
De KBO verduisterde, of passeerde voor een heldere achtergrondster, een gebeurtenis die slechts 10 seconden duurde. Maar in die korte tijd konden de astronomen de grootte en het albedo van het object bepalen. Beide resultaten waren verrassend.
55636 bleek kleiner te zijn dan eerder werd gedacht, met een diameter van 300 km, maar is sterk reflecterend, wat betekent dat het bedekt is met vers, wit ijs.
De meeste bekende KBO's hebben donkere oppervlakken als gevolg van verwering van de ruimte, stofophoping en beschieting door kosmische straling, dus de helderheid van 55636 impliceert dat het een actief mechanisme voor het weer opduiken heeft, of misschien dat in sommige gevallen het zoetwaterijs miljarden jaren kan blijven bestaan in de buitengebieden van het zonnestelsel.
42 astronomen van 18 observatoria in Australië, Nieuw-Zeeland, Zuid-Afrika, Mexico en de VS maakten deel uit van de observaties, maar vanwege het weer en de timing konden slechts twee observatoria, beide op Hawaï, de occultatie detecteren. Pasachoff werkte samen met Wayne Rosing en coördineerde de waarnemingen bij het Las Cumbres Observatory Global Telescope Network in de Haleakala-krater op Maui, Hawaii, wat de beste waarnemingen deed.
Maar Pasachoff vertelde Space Magazine dat het hebben van twee verschillende gezichtshoeken om mee te werken de mogelijkheid bood om vrij nauwkeurige metingen van de KBO uit te voeren.
'Het was absoluut cruciaal om de tweede observatieplek te hebben', zei hij. 'Zonder dat, wij
zouden niet geweten hebben waar op een rond of elliptisch lichaam het akkoord, de lijn van verduistering, gepasseerd was en we hadden geen bovengrens kunnen stellen aan de grootte van het lichaam. '
Een akkoord aan de rand van een enorm lichaam kan verdwijnend klein zijn, voegde Pasachoff toe, om te illustreren waarom ze minstens twee akkoorden nodig hadden.
Hoewel de oppervlakken van andere sterk reflecterende lichamen in het zonnestelsel, zoals de dwergplaneet Pluto en de maan Enceladus van Saturnus, voortdurend worden vernieuwd met vers ijs door de condensatie van atmosferische gassen of door cryovolcanisme dat water uitspuwt in plaats van lava, is 55636 te klein om deze mechanismen te laten werken.
"Het verrassende in een miljard jaar oud object dat zo reflecterend is, is dat het zijn reflectievermogen heeft behouden of vernieuwd," zei Pasachoff, "dus de mogelijkheden om de verduistering te omvatten waarvan we weten dat die plaatsvindt in het innerlijke zonnestelsel, is veel minder een uitweg Daar; of het object vernieuwt zijn ijs of vorst van binnenuit. We hebben nieuwe waarnemingen nodig of meer KBO's met occultaties, en we hebben meer theoretisch werk nodig. "
Dit was de eerste succesvolle "geplande" waarneming van een KBO met behulp van de stellaire occultatiemethode. In 2009 doorzocht een ander team vier en een half jaar Hubble-gegevens om de verduistering van een extreem kleine KBO van 975 meter (3.200 voet) en maar liefst 6,7 miljard kilometer (4,2 miljard mijl) verderop te vinden.
Pasachoff en zijn team van Williams College hebben jarenlang samengewerkt met Elliot en anderen van MIT, evenals met Amanda Gulbis van de South African Astronomical Observatory om Pluto door occultatie te bestuderen. Met zorgvuldige metingen van de helderheid van een ster terwijl Pluto deze verbergt of occulteert, hebben ze aangetoond dat de atmosfeer van Pluto enigszins opwarmde of zich uitbreidde. Een belangrijk doel is nu om erachter te komen hoe de sfeer verandert. Dit zal vooral belangrijk zijn met het New Horizons-ruimtevaartuig op weg naar Pluto.
Pasachoff zei dat hij wist dat de albedo van 55636 helder zou zijn, maar was verbaasd hoe helder het was. De oorsprong van dit object wordt verondersteld afkomstig te zijn van een botsing die een miljard jaar geleden plaatsvond tussen een van de drie bekende dwergplaneten in de Kuipergordel, Haumea en een ander object waardoor de ijzige mantel van Haumea in een tiental kleinere lichamen brak, waarvan 55636.
"Mike Brown (KBO en dwergplaneetjager uit Caltech) vertelde me vorig jaar, vóór de waarnemingen, dat het object reflecterend zou zijn omdat het in de Haumea-familie zit, en Haumea zelf heeft een hoog albedo", zei Pasachoff.
Pasachoff werkte vorig jaar samen met Brown en zijn team om de wederzijdse occultaties van doorgangen van Haumea met zijn maan Namaka vast te leggen met behulp van de Palomar 5-meter telescoop, maar ze waren niet succesvol in het detecteren van het extreem kleine effect, gezien Haumea's snelle rotatieperiode .
Elliot gebruikte de occultatiemethode om de ringen van Uranus decennia geleden te ontdekken en blijft de methode verdedigen.
Pasachoff zei dat de recente waarneming van 55636 zeer lonend was. 'Het was een ongelooflijke observatie en ik was erg blij dat ik er deel van mocht uitmaken.' Hij zei. "Ik ben er trots op dat alle drie de grafieken in het Nature-artikel, en beide succesvolle observaties, zijn opgesteld of gemaakt door ons Williams College-team."
Hij voegde eraan toe dat een dergelijke waarneming minstens deze vier elementen omvat: astrometrische voorspellingen, waarnemingen, reductie van gegevens, interpretatie.
'We hadden veel geluk en waren geïnteresseerd in het slagen van waarnemingen', zei Pasachoff. 'Maar het is belangrijk op te merken dat Jim Elliot en zijn collega's van MIT en Lowell Observatory al jaren bezig zijn om de voorspellingsmethoden te verfijnen om ze nauwkeurig genoeg te krijgen voor dit doel. En deze gebeurtenis was de eerste keer dat de voorspellingen nauwkeurig genoeg waren om de all-out pers van telescopen die we hadden samengesteld te verdienen. Dat we het evenement hebben opgepikt, in het midden van de voorspelling om op te starten, is een eerbetoon aan het astrometrieteam. '
Opmerking: dit artikel is bijgewerkt op 20-6.
Bronnen: Williams College (en e-mailuitwisseling met Jay Pasachoff), MIT, BBC, Nature
