Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Michel Uphoff

Toen Johannes Kepler in 1609 zijn belangrijke planeetbaanwetten opstelde, was hij er - diep religieus als hij was - van overtuigd dat de banen van de planeten onderdeel waren van een hemels uurwerk dat aan goddelijke, dus volmaakte, harmonische wetten moest voldoen.

: Harmonices.jpg (122.08 KiB) 4525 keer bekeken

Pagina's van Harmonices Mundi van Kepler.

Het beroemde Mysterium Cosmographicum beschreven in zijn publicatie Harmonices Mundi was een poging van Kepler om op grond van Platonische lichamen die volmaakte harmonie te verklaren. Eén probleem bleef Kepler echter steken; tussen Mars en Jupiter gaapte een gat in de ruimte terwijl zijn harmonie daar een planeet voorspelde.

: mc.jpg (77.54 KiB) 4527 keer bekeken

Mysterium Cosmographicum in het geboortehuis van Kepler, Weil der Stadt, Duitsland. Bron: M.U.

In 1776 merkte Titius dit ook op en kwam tot een opvallende reeks afstanden. Bode publiceerde de bevindingen van Titius een aantal jaren later, initieel zonder de bron Titius te vermelden. "Wie schrijft die blijft" zullen we maar zeggen, hoewel Bode later wel erkende dat deze reeks van Titius kwam. Zo kwam het tot de Titius-Bode wet. Als de afstand van de Aarde tot de Zon op 10 wordt gesteld, dan zouden er zich volgens deze hypothese planeten moeten bevinden op de afstand van Mercurius + een zich telkens verdubbelende waarde:

Mercurius	4	(4 + 0)
Venus	7	(4 + 3)
Aarde	10	(4 + 6)
Mars	16	(4 + 12
????	28	(4 + 24)
Jupiter	52	(4 + 48)
Saturnus	100	(4 + 96)
????	196	(4 + 192)

Volgens deze hypothese zou er zich tussen Mars en Jupiter dus een planeet moeten bevinden, en buiten de baan van Saturnus ten minste nog een. De hypothese werd beroemd door de ontdekking van Uranus door Herschel in 1781. De afstand van deze planeet tot de Zon kwam goed met de Titius-Bode 'wet' overeen. Begin 1801 ontdekte Piazzi tussen Mars en Jupiter een 'planeetachtig' lichaam, ongeveer op de afstand die door Titus-Bode werd voorspeld, midden in het 'gat van Kepler'. Hij noemde haar Ceres.

Het is een gelukkig toeval dat in Kepler's tijd Uranus nog niet was ontdekt, want een zevende planeet had nooit een plek kunnen krijgen in zijn 'Mysterium Cosmographicum' en eveneens was het een gelukkig toeval dat Uranus en Pluto nog onbekend waren, want die hadden nimmer in de Titius-Bode 'wet' gepast. Soms krijgt het toeval een hoofdrol in de wetenschapsgeschiedenis toegemeten.

Met Ceres was de eerste planetoïde ontdekt, en er zouden er in de gordel tussen Mars en Jupiter nog duizenden volgen. Ceres is veruit de grootste van allemaal, ze is bolvormig, 950 km in diameter en bevat ongeveer 1/3 van de massa van alle planetoïden.

130 jaar later werd door Clyde Tombaugh in de buitengebieden van het zonnestelsel op basis van berekeningen door Percival Lowell, de negende planeet ontdekt. Hij werd Pluto gedoopt, en veel later werd de diameter op ongeveer 2300 km vastgesteld.

Zowel Ceres als Pluto zijn lange tijd eerst planeten genoemd, Ceres degradeerde later eerst tot planetoïde. Pluto bleek volgens een aantal astronomen te klein voor het tafellaken en te groot voor het servet, en inmiddels worden beide hemellichamen officieel geclassificeerd als dwergplaneten. Het is een beetje een rommeltje met die classificatie, zie ook dit bericht.

De god van de onderwereld blijkt een mini-zonnestelsel te vormen met zijn vijf manen, waaronder de naar verhouding enorme maan Charon (1200 km diameter).

De beste afbeeldingen van beide dwergplaneten komen natuurlijk van de Hubble ruimtetelescoop, maar zelfs dat instrument verraadt bijzonder weinig over beide hemellichamen:

: Ceres ani Hubble.gif (34.69 KiB) 4526 keer bekeken

Beste opname tot begin 2015 van Ceres. Bron: Nasa, Hubble Space Telescope.

[attachment=18133:Pluto's_surface_(Hubble).jpg]

: Pluto_and_its_satellites_(2005).jpg (254.54 KiB) 4526 keer bekeken

Opnamen van Pluto en een aantal van zijn manen door de HST.

Veel is er van zowel Ceres als Pluto dus niet bekend, maar daar gaat binnenkort verandering in komen. De sonde Dawn komt over enkele weken aan bij Ceres, en New Horizons zal halverwege dit jaar een bezoek brengen aan Pluto.

We mogen een grote sprong voorwaarts in de kennis van deze dwergplaneten verwachten. Dawn bezocht ruim twee jaar geleden al de met 500 km diameter ook forse planetoïde Vesta, en heeft daar ondermeer prachtige beelden van geschoten. Als we de afbeeldingen van Vesta voor en tijdens het bezoek van Dawn vergelijken, kunnen we inschatten wat er later dit jaar te verwachten is van Ceres en Pluto:

: vesta_hst.jpg (43.45 KiB) 4526 keer bekeken

: Vesta by Dawn.jpg (129.3 KiB) 4526 keer bekeken

De beste opnamen van Vesta door Hubble Space Telescope en door Dawn, klik voor grotere weergave.

Daarover in de komende artikeltjes meer.

Michel Uphoff

Begin deze maand kwamen de eerste vage beelden van Ceres binnen, Dawn bevond zich toen nog op 150.000 kilometer van de dwergplaneet. Van de opnamen is deze animatie gemaakt:

: Ceres_OpNav3_Anim.gif (2.1 MiB) 4523 keer bekeken

: Ceres_Moon_Comparison.png (21.53 KiB) 4523 keer bekeken

Animatie van de Dawn opnames, en Ceres (opname Hubble) vergeleken met onze Maan. Bron: Nasa.

Inmiddels is Dawn Ceres op 83.000 km genaderd, en komen al beduidend scherpere beelden van de 950 kilometer grote dwergplaneet binnen. Beelden die details laten zien die nog nooit door mensenogen zijn aanschouwd, en er doemt een zwaar bekraterd oppervlak op.

: Ceres 83000 km.jpg (44.46 KiB) 4523 keer bekeken

Bron: Nasa, Dawn. Kleurenoverlay a.d.h. van opnamen van Hubble door Ian R. van unmannedspaceflight.com

De komende weken kunnen spectaculaire beelden worden verwacht en zal er veel inzicht verkregen in de samenstelling, geschiedenis en geologie van deze miniplaneet.

Pluto toont nogal wat gelijkenis met Ceres. Beide dwergplaneten lijken gezien hun gemiddelde dichtheid (2 kg/dm3) voor een flink deel uit ijs te bestaan, waarschijnlijk hebben ze beiden een rotsachtige kern waaromheen een zeer dikke ijslaag. Tot nu toe is de afstand van New Horizons tot Pluto nog te groot voor oppervlaktedetails, maar ook dat zal snel verbeteren.

Hier een animatie gemaakt op basis van een serie opnames gemaakt door N.H. op 200 miljoen kilometer afstand van Pluto. Goed te zien is dat door de naar verhouding enorme maan Charon het massamiddelpunt van de rotatie ruim buiten Pluto ligt. Volgens de regeltjes kunnen Pluto en Charon beter beschouwd worden als een dubbeldwergplaneet.

: Pluto-Charon.gif (17.14 KiB) 4523 keer bekeken

Pluto en Charon gefotografeerd door New Horizons op 2-2-2015.

De kleinere maantjes zijn hierboven nog niet zichtbaar, maar op 18 februari zijn ook Nix en Hydra in beeld gekomen:

: LORRI_4x4_Presser_02.gif (267.52 KiB) 4523 keer bekeken

Nix en Hydra gefotografeerd door Dawn.

De kwaliteit van de beelden is nog uitermate beroerd, om Nix en Hydra te kunnen zien moest de opname sterk overbelicht worden. Maar de kwaliteit van de beelden gaat tussen nu en de flyby op 14 juli sterk verbeteren.

Michel Uphoff

Tussen 15 en 19 februari heeft Dawn nieuwe opnamen van Ceres gemaakt.

De resolutie verbetert aanzienlijk, hier een overzicht:

: ceres resolution progress.png (260.42 KiB) 4523 keer bekeken

(klik voor grotere weergave)

De opnames van 19 februari op een afstand van 46.000 km:

: Ceres2.jpg (48.98 KiB) 4523 keer bekeken

Een digitaal opgepoetste opname van Ceres met de witte vlek midden in beeld onthult verrassend dat het om twee vlekken blijkt te gaan. Er wordt veel gespeculeerd over de aard van deze relatief heldere vlekken. Het is van belang te onthouden dat Ceres (net zoals de komeet 67p) extreem donker is, donkerder dan steenkool, en dat de twee op de opname zeer heldere vlekken waarschijnlijk grijze gebieden in een diepzwarte achtergrond zijn. Het is nog te vroeg om een verantwoorde uitspraak te doen over de aard. Twee relatief verse inslaggebieden, gevolgen van cryovulkanisme (klik) of actieve pluimen gas, het zijn wat speculaties. Nog even geduld.

: Ceres1.jpg (121.9 KiB) 4523 keer bekeken

(Klik voor grotere weergave)

Wdeb

Zoals vaker bij jouw nieuwsberichten: Wauw en gaaf. Dank je voor het hier weergeven. Ik lees ze graag.

Wdeb

Michel Uphoff

Vrijdagmiddag 6 maart wordt Dawn door de zwaartekracht van Ceres ingevangen. Dat zal in alle stilte gebeuren want op dat moment is er geen communicatie mogelijk met de sonde. Pas rond 20 uur zal de data ontvangen worden die dit bevestigen. Daarna zal het tot midden april vrij stil zijn, want Dawn doet bijna 8 weken over de reis naar haar eerste omloopbaan op 13.500 km hoogte die begin mei bereikt moet worden, en kijkt en route meerdere weken naar de donkere kant van Ceres en min of meer tegen de Zon in.

: approache to orbit.jpg (29.49 KiB) 4525 keer bekeken

De nadering van Dawn. Bron: Nasa

In mei begint de science fase. Dawn spiraalt langzaam naar een steeds lagere omloopbaan, totdat ze eind dit jaar haar definitieve hoogte van 375 kilometer bereikt. De science fase duurt tot juni 2016. Daarna is een extended mission van enkele maanden mogelijk tot de hydrazine op is.

Omdat twee van de drie reactiewielen defect zijn, moet Dawn al manoeuvrerend met haar kleine stuurraketjes haar instrumenten richting de dwergplaneet draaien en vervolgens weer terugdraaien om haar antenne's weer op de Aarde te richten voor de communicatie.

Verwacht wordt dat daardoor eind volgend jaar de hydrazine op is, waarna Dawn nog duizenden jaren onbruikbaar haar rondjes rond Ceres zal draaien. De geopperde extended mission, een flyby langs Pallas, is dus helaas uitgesloten.

Op 19 februari zijn er gedurende een flink deel van de rotatieperiode die 9,1 uur duurt opnamen gemaakt waarmee dit filmpje is samengesteld. Ceres komt hierdoor vrijwel volledig in beeld. De maximale resolutie 4 is km/pixel:

: ceres.gif (2.03 MiB) 4525 keer bekeken

Bron: Nasa/Dawn

We weten dat Ceres mooi rond is, en gezien haar geringe dichtheid veel water en lichte elementen moet bevatten; ongerept materiaal uit de babyjaren van het zonnestelsel. Onder een dunne korst bestaand uit stof, door het ijs uitgestoten verontreinigingen en ingevallen ruimtepuin wordt rond een dikke ijslaag vermoed, met daaronder weer een rotsachtige kern. Die ijslaag moet in vroege tijden vloeibaar zijn geweest door de warmte van radioactief verval in de kern en de energie van de vele inslagen die Ceres gevormd hebben.

Maar in tegenstelling tot de Jupitermaan Europa, de Saturnusmaan Enceladus en wellicht ook de Neptunusmaan Triton wordt er bij Ceres geen ondergrondse oceaan meer verwacht.

: europa.jpg (52.32 KiB) 4525 keer bekeken

: enceladus.jpg (36.09 KiB) 4525 keer bekeken

: Triton_moon_mosaic_Voyager_2_(large).jpg (37.25 KiB) 4525 keer bekeken

Europa, Enceladus en Triton hebben door een actief oppervlak weinig kraters. Bron: Nasa

Getijdenkrachten van een zware moederplaneet die de manen continue kneden en daarbij interne warmte veroorzaken, zijn bij Ceres op deze afstand van een groot hemellichaam vrijwel afwezig. Mogelijk is Ceres door en door bevroren, hoewel daar gezien de mogelijkheid van cryovulkanische (zie verderop) twijfel over gerezen is. De energie van radioactief verval zou wellicht voldoende kunnen zijn om toch ondergronds water mogelijk te maken.

: PIA19310a_lg.jpg (48.52 KiB) 4525 keer bekeken

Het kraterrijke oppervlak van Ceres, klik voor grotere afbeelding. Bron:Nasa

Tevens valt het grote aantal kraters op. Dat was niet verwacht, omdat een ijsdwerg als Ceres op een afstand ruwweg 3 keer zo ver van de Zon dan de Aarde niet zo koud is dat het oppervlakte-ijs volkomen bewegingloos is. Zo'n relatief warme dwergplaneet wordt geacht een wat actiever oppervlak te hebben. Maar dat wordt juist tegengesproken door de vele waarschijnlijk oude kraters die niet door de oppervlakteactiviteit uitgewist zijn. Hoe dit te rijmen valt met een ondergrondse ijslaag, is nog een vraagteken.

Zeer verrassend zijn de lichte vlekken op het oppervlak, met name de zeer heldere vlekken in een 92 km grote krater. Eerder meldde ik dat deze vlekken in feite grijze gebieden zijn in een pikzwarte achtergrond, maar dat beeld moet bijgesteld worden. Om het zwarte oppervlak voldoende zichtbaar te krijgen was een langere belichtingstijd nodig en is het beeld van de vlekken sterk overstraald. Naar het zich laat aanzien zijn de vlekken veel kleiner dan op de foto's lijkt, ze zijn minder dan een pixel (nu 4 km) in diameter.

: ceres_whitespots.gif (100.67 KiB) 4525 keer bekeken

De witte vlekken bij de terminator van Ceres. Bron Nasa/unmannedspaceflight.com

Zo'n klein oppervlak moet dan veel lichter zijn dan voorheen gedacht. Te denken valt aan sterk reflecterende materialen, wellicht schoon ijs en/of zouten. Een interessante hypothese is de volgende: In 2014 meldde Esa, dat haar ruimtetelescoop Herschel waterdamp rond Ceres had waargenomen dat uit twee bronnen op verschillende breedtegraden leek te komen (klik). De krater met de twee vlekken bevindt op een van die breedtegraden, dus wellicht worden de vlekken veroorzaakt door uitgestoten water, mogelijk afkomstig van grote diepte in de overgangslaag tussen de rotsachtige kern en de dikke ijsschil. Zou Ceres dan toch een ondergrondse oceaan hebben?

: Bassin 300 km op Ceres.jpg (43.52 KiB) 4524 keer bekeken

Het grote bassin op Ceres, klik voor grotere afbeelding. Bron:Nasa

Een opvallende structuur is een groot en tamelijk vlak bassin met een diameter van 300 km. Dat gebied vertoont wel de verwachtte structuur van een enigszins actief oppervlak; vrij glad met relatief weinig kraters. De diepte van het bassin is gering. Er zijn nog enkele van die gebieden te vinden, die meer passen bij een oppervlakteactiviteit die oude diepe kraters gaandeweg uitwist. Maar dat zou wijzen op locale oppervlakteactiviteit, waarvoor dan wel een onderliggend fysisch mechanisme voor moet worden vastgesteld.

Een speculatie mijnerzijds is dat het niet ondenkbaar is dat Ceres een Kuipergordelobject is, net als Pluto. Dan zou de dwergplaneet mogelijk zeer lang in de erg koude regionen van het zonnestelsel hebben vertoefd, waardoor de kraters behouden bleven. Later is het dan door baaninstabiliteit naar de warme regionen tussen Mars en Jupiter gemigreerd, en is het 'uitwissen' van de kraters begonnen. Waarom dat dan in enkele gebieden meer en in andere minder is gebeurd, blijft dan nog wel een vraagteken. De samenstelling van Ceres en Pluto lijkt zeer veel overeenkomsten te vertonen, terwijl de nogal elliptische omloopbaan die onder een hoek staat met het baanvlak van de andere planeten het wat minder waarschijnlijk maakt dat Ceres op de plaats waar ze nu haar baantjes trekt ontstaan is.

Ook de Neptunusmaan Triton, de komeet 67P en een aantal ijsplanetoïden lijken van origine Kuipergordelobjecten te zijn geweest, dus zo wild lijkt deze gedachte niet.

: orbit ceres.jpg (110.56 KiB) 4524 keer bekeken

De baan van Ceres, klik voor grotere afbeelding.

Eind van dit jaar wanneer er meer bekend is over de samenstelling van Ceres én Pluto, weten we waarschijnlijk of mijn speculatie in de prullenbak kan.

Al met al heeft Ceres wat raadsels in petto en mogelijk komen er nog meer verrassingen. Dus zoals Nasa graag zegt: Stay tuned.

Wie de meest recente Dawn briefing wil bekijken:

tempelier

Heel interessant.

Maar hoe zien ze dat een krater oud is en niet een wat jongere die wat snel is afgesleten?

Michel Uphoff

Je kan vrij eenvoudig aan de overlappingen zien welke krater de oudste van een set is.

: kraters2.jpg (115.67 KiB) 4524 keer bekeken

: kraters.jpg (121.1 KiB) 4524 keer bekeken

De rood omcirkelde krater is het oudst, de donkerrode nieuwer, de bruin omcirkelde nog nieuwer en de zwarte het nieuwst. Als je op deze manier alle kraters met elkaar vergelijkt (een monnikenwerkje), en je combineert het met de mate van erosie van de krater, dan krijg je uiteindelijk een goed beeld van de ouderdom van een oppervlaktelaag. Bovenstaande afbeelding is een stukje van de (door vrijwel afwezigheid van oppervlakteactiviteit zeer goed geconserveerde) Maan. De foto's van Ceres zijn nog niet gedetailleerd genoeg maar dat gaat komen.

Verder is het in het algemeen zo dat de grootste kraters het oudst zijn, het ging er in het vroege zonnestelsel tijdens het Late Heavy Bombardment (klik) ruig aan toe en er waren toen zware inslagen die enorme kraters achterlieten.

Maar of dat ook zo voor Ceres opgaat is nog even afwachten. Ceres bevindt zich immers in de planetoïdengordel waar miljoenen grote en kleine brokstukken hun baantjes om de Zon trekken, zodat meer recente grote inslagen wellicht frequenter zijn. Zo valt te bedenken dat áls Ceres vanuit de Kuipergordel naar de planetoïdengordel is verhuisd dit mogelijk met een fors aantal inslagen gepaard is gegaan. Verder hangt het van de activiteit van het oppervlak af. Hier op Aarde zijn alle kraters inmiddels door erosie, vulkanisme en continentale drift uitgewist, terwijl zoals gezegd de Maan een oeroud plaatje toont. Wat de activiteit aan het oppervlak van Ceres is (geweest) en of dat overal aan het oppervlak in dezelfde mate is zal Dawn ons in de komende tijd waarschijnlijk wel duidelijk kunnen maken.

Of, áls Ceres ooit een Kuipergordelobject is geweest, het daar in die gordel er qua inslagen zo stevig aan toe is gegaan als in de binnenregionen valt te betwijfelen, de komende opnamen van Pluto zijn daarom extra interessant.

tempelier

Ha bedankt voor de informatie.

Is niet zo moeilijk eigenlijk je moet er net even opkomen.

Michel Uphoff

Geleidelijk komt er verandering in de stilte rond Dawn en Ceres.
Dawn heeft de afgelopen vijf weken onafgebroken tegen de donker zijde van Ceres aangekeken, maar nu wordt langzaam een verlichte sikkel zichtbaar. Dat levert meteen de scherpste beelden van Ceres tot nu toe op. Hier een montage van 20 foto's die Dawn op 10 april op een afstand van ongeveer 33.000 km heeft gemaakt van het noordpoolgebied van Ceres:

: Ceres 10042015 north pole by Dawn.gif (381.44 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa.

De komende weken zal Dawn Ceres tot op 13.500 km naderen, en beginnend in Mei heel traag een steeds lagere omloopbaan kiezen, totdat ze eind van dit jaar op ongeveer 375 km hoogte haar baantjes om het grootste object in de planetoïdengordel zal trekken.

Inmiddels is duidelijk geworden dat Ceres een diverse oppervlaktesamenstelling heeft, en dus niet gedurende haar bestaansduur een inerte massa rots en ijs geweest zal zijn. Een nog zeer ruwe kaart van het oppervlak, samengesteld uit opnames gemaakt met filters voor blauw (440 nm), groen (550 nm) en infrarood (920 nm) licht toont duidelijke kleurverschillen, die een variërende oppervlaktesamenstelling suggereren. Houd er rekening mee, dat de kleuren op deze kaart niet overeenstemmen met wat het blote oog zou waarnemen (een diepdonker oppervlak zonder merkbare kleurverschillen).

: Ceres surface map.png (1.06 MiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa. Klik voor grotere weergave.

Op het eerste oog lijken er nog weinig overeenkomsten te bestaan tussen de inslagkraters en de oppervlaktesamenstelling.

Ook van de heldere vlekken zijn op diverse golflengten opnames gemaakt, en dat leidt tot een verwarrend inzicht:

: Ceres bright spots visible ir and far ir.jpg (42.75 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa

Van links naar rechts: Opnamen van twee heldere gebieden op Ceres, gemaakt in zichtbaar, nabij infrarood en diep infrarood licht (warmtestraling). In de bovenste rij is duidelijk zichtbaar dat de in zichtbaar licht heldere vlek (links) kouder is dan het oppervlak (rechts).
Maar voor de meest spectaculaire heldere vlek gaat dit niet op. Die is in diep infrarood niet zichtbaar, en heeft dus ongeveer dezelfde temperatuur als het oppervlak ter plaatse. Mogelijk zijn het twee totaal verschillende fenomenen.

De komende maanden zullen er steeds scherpere opnamen van de ijsdwerg gemaakt worden, die waarschijnlijk het raadsel van de heldere tweelingvlek zullen verklaren.

Over het andere observatorium, New Horizons onderweg naar Pluto als al aangekondigd voorlopig nog weinig nieuws. Rond 14 juli is de (eenmalige!) flyby maar waarschijnlijk zijn de opnamen van eind juni ook al van grote waarde.

: nhapril.jpg (35.51 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa, John Hopkins laboratory

De afstand tussen New Horizons en Pluto is nu 103 miljoen kilometer (ongeveer 2/3 van de afstand Aarde-Zon), en Pluto is op dit moment nog steeds slechts een paar pixels groot in de opnamen.

Lx

Interessant verhaal, Michel.. mijn SF-hart gaat sneller kloppen als ik dat lichte "vlekje" zie.. maar het is (helaas) kouder dan de omgeving, dus zou je zeggen dat het licht beter weerkaatst en het oppervlak gladder is daar. Carol Raymond denkt dat het zoutvlakte kan zijn, of ijs, of een combinatie: vloeibaar water, eventueel water gemengd met zout !

Michel Uphoff

Die opties zijn zeker mogelijk, maar ook niet helemaal zonder twijfels.

Zo is met name de helderste van de twee vlekken wel erg dicht bij de terminator zichtbaar. Een zout/ijs vlakte zou als ze op de bodem van de krater ligt in de schaduw van de kraterrand zitten. Dan moet dus die vlakte op enige hoogte liggen. Vooralsnog is nog geen centrale verhoging gemeld, hoewel de allerlaatste opnames wel iets in die richting lijken te vertonen:

: OpNav7_lg.jpg (265.01 KiB) 4525 keer bekeken

: OpNav7_part.jpg (34.25 KiB) 4525 keer bekeken

: PIA19064_lg.gif (887.45 KiB) 4525 keer bekeken

Bron: Nasa

Christopher Russell, principal investigator van de Dawn missie, meldt op 20 april via e-mail het volgende:

"The small size of the bright spots resulting in our inability to resolve them is as agonizingly frustrating to the science team as it is to the public following the progress of our mission. The data coming down in May will have better resolution, but we still cannot guarantee it will be good enough to unambiguously determine the source of these mysterious bright spots."

Dus zelfs op deze betere opnamen zouden de heldere vlekken nog steeds kleiner dan 1 pixel zijn en is de schijnbare vorm veroorzaakt door overstraling van de sensor. Bij de vorige opnamen met een resolutie van 3,7 kilometer per pixel werd gecalculeerd dat het albedo ongeveer 40% zou moeten zijn. Nu is de resolutie echter 1,3 km per pixel, en als de afmetingen van de vlek daar inderdaad nog onder ligt, wordt het albedo meer dan 100%. Ergens klopt er dan dus iets niet.

Michel Uphoff

Vandaag zijn twee nieuwe opnamen vrijgegeven:

Dawn maakte deze foto van Ceres op 24 april op een afstand van 13500 km. Het beeld wordt almaar gedetailleerder.

: Ceres.jpg (48.04 KiB) 4523 keer bekeken

Bron: Nasa Klik op de afbeelding voor grotere weergave.
Over de twee witte vlekken nog geen verder nieuws.

New Horizons is inmiddels Pluto op ongeveer 100 miljoen kilometer genaderd, en de opnamen van de ijsdwerg en zijn maan zijn nu net iets beter dan de beste Hubble opnamen ooit. Hier wat animaties van opnamen gemaakt tussen 12 en 18 april. In deze 6,4 dagen wordt een volledige omloop van Charon rond Pluto getoond. Omdat beide dwergplaneten 'tidal locked' zijn is dit tevens de duur van hun volledige asrotatie, hun daglengte. Let op de heldere vlek op 4 uur, daar aan de pool lijkt zich iets als een ijskap (moleculair stikstof?) af te tekenen. Dat is natuurlijk hoogst speculatief, want zoals we geleerd hebben van de witte vlekken op Ceres, kan ook deze witte vlek in werkelijkheid veel kleiner zijn dan ze op deze afbeeldingen van een paar pixels groot lijkt.

: P-C1.gif (17.15 KiB) 4523 keer bekeken

: P-C2.gif (104.45 KiB) 4523 keer bekeken

Animatie van de opnamen van Pluto en zijn maan Charon, met het centrum van Pluto als referentieframe. Bron: Nasa.

: P-C3.gif (14 KiB) 4522 keer bekeken

: P-C4.gif (75.84 KiB) 4522 keer bekeken

Animatie van de opnamen van Pluto en zijn maan Charon, met het gemeenschappelijk massacentrum als referentieframe. Bron: Nasa.

Over 3 maanden weten we meer, dan zal N.H. met 13 km/s langs Pluto schieten en een groot aantal waarnemingen doen. Verwacht geen overdaad aan scherpe foto's, en verwacht ze ook niet te snel. Tijdens de korte passage zal N.H. alle capaciteit inzetten voor het verrichten en opslaan van metingen en pas eind dit jaar zullen de laatste gegevens naar de Aarde worden gezonden. De kortste afstand tot Pluto zal ongeveer 12500 km zijn, zodat de opname van Ceres aan het begin van dit bericht een redelijk beeld geeft van de hoogste resolutie van de foto's waarop Pluto volledig in beeld is. Wel worden er een zestal opnamen gemaakt met de telelens, maar die zullen slechts een deel van Pluto (en Charon) laten zien, met een resolutie van 0,4 km/pixel.

De belangrijkste opnamen die N.H. zal maken zijn:
12 juli: 3 opnamen van Pluto 13 km/pixel (~185 pixels diameter) en 2 van Charon op 13 km/pixel (~92 pixels diameter)
13 juli: Charon op 7,2 km/pixel (~170 pixels diameter), en kleurenopname van Pluto en Charon op 28km/pixel
14 juli: Pluto op 3,9 km/pixel (~620 pixels diameter)
15 juli: Charon op 2,3 km/pixel (~520 pixels diameter), Pluto op 4 km/pixel, Hydra op 3,2 km/pixel, Nix op 3,0 km/pixel
15 juli: 3 frames van 400*400 km van Pluto op 0,4 km/pixel
16 juli: 3 frames van 390*390 km van Charon op 0,38 km/pixel, kleurenopname van Pluto en Charon op 5 km/pixel
17 juli: Hydra op 1,1 km/pixel (74 pixels diameter)
18 juli: Nix op 3,1 km/pixel, afscheidsfoto Pluto

Michel Uphoff

Inmiddels zijn er nieuwe opnamen van Ceres vrijgegeven, die de hypothese dat de lichte vlekken een sterk reflecterend oppervlak van ijs of zout zouden kunnen zijn ondersteunen. Maar het is nog steeds te vroeg voor echt uitsluitsel over de aard van de witte vlekken.

Twee interessante opnamen, bewerkt door user ZLD van unmannedspaceflight.com, laten opvallende oppervlaktedetails zien. Hier lijkt een fraaie conische berg, ingeschat op zo'n 7 km hoog, voorzien te zijn van sterk reflecterende hellingen. Toch cryovulkanisme?

: Ceres cone.gif (868.73 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa, ZLD, m.u.

Inmiddels lossen de witte vlekken in de krater zich op in een complexer patroon van meerdere vlekken en lijkt het hier ook deels om flanken van berghellingen te gaan. Helaas zijn de witte vlekken volledig verzadigd en overstralen ze de pixels in de omgeving nog steeds, zodat details in de vlekken zelf nog onzichtbaar blijven. Nog een paar maanden geduld.

: Bright spots Ceres.gif (1.73 MiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa, ZLD, m.u.

Een fraaie animatie van een volledige rotatie van Ceres hieronder. Klik op de afbeelding om de animatie te starten:

: 20150521_ceres_dawn_rc3_20150504_cleaned.gif (5.55 MiB) 4522 keer bekeken

Wie alle afzonderlijke opnamen van deze animatie in het hoogste detail wil zien kan hier terecht.

New Horizons heeft medio mei opnamen gemaakt van Pluto. Wat meer detail wordt zichtbaar, het beeld is nu ongeveer twee keer zo scherp als de beste Hubble opnamen. Van nu af zullen de beelden steeds sneller gedetailleerder worden. Over 47 dagen zal de passage van Pluto plaatsvinden.

: NH-Lorri-Pluto.jpg (68.85 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa. Klik voor grotere weergave.

: Pluto 15 mei 2015.jpg (14.52 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa

Michel Uphoff

Chaos bij Nix en Hydra.

Terwijl New Horizons over een ruime maand waarschijnlijk definitief uitsluitsel zal geven, hebben de wetenschappers Showalter en Hamilton in Nature een artikel over het alleszins vreemde gedrag van enkele Plutomanen gepubliceerd.

Pluto heeft 5 manen, en vormt zo een mini zonnestelsel in de ijzige verte. Als je daar een fysisch realistisch model van maakt en er van boven naar kijkt, lijkt er niets bijzonders aan de hand:

: pluto and moons.gif (370.39 KiB) 4524 keer bekeken

Pluto en zijn vijf manen. Bron: M.U.

Vrijwel alle manen in het zonnestelsel draaien in een synchrone rotatie rond hun planeet. Net als de Maan kijken zij continue met dezelfde zijde naar de moederplaneet. De tot op heden bekende enige uitzondering is de Saturnusmaan Hyperion.
Maar de rol van moederplaneet is bij het Pluto stelsel zo duidelijk niet. Zijn maan Charon is naar verhouding zeer groot en zwaar. Het gemeenschappelijk massacentrum (zie het assenkruis hierboven) van Pluto en Charon ligt duidelijk buiten Pluto, zodat Pluto en Charon volgens de definitie eigenlijk een dubbel (dwerg)planeet vormen. Pluto en Charon draaien dubbelsynchroon, en kijken dus beiden met steeds dezelfde zijde naar elkaar, een unicum in het zonnestelsel.

Het gravitatieveld van een dubbelplaneet is complex, en als een maan niet rond is, werkt er een continue wisselend krachtenveld in op een onregelmatig object. De manen Nix en Hydra zijn beide klein en hebben ruwweg de vorm van een rugbybal van 30 bij 60 km. In het model heb ik deze vorm voor Nix en Hydra gebruikt. Of die ongeveer klopt zullen we binnenkort weten.

: 343824-pluto-s-moons-nix-hydra-lead.png (12.89 KiB) 4524 keer bekeken

Vormgeving Nix en Hydra. Bron: Nasa.

De gevolgen voor de asrotatie van deze maantjes zijn door de combinatie van wisselend gravitatieveld en onregelmatige vorm tamelijk spectaculair. Nix bijvoorbeeld roteert afwisselend sneller en langzamer terwijl ook haar rotatie-as voortdurend wijzigt. De rotatiesnelheid van Nix varieert tussen ruwweg eens in de vijf- tot eens in de 70 dagen, althans in het door mij gebruikte model. Hier een stukje van de plot van de rotatiesnelheid van Nix volgens het model.

: Nix asrotatie.jpg (173.91 KiB) 4524 keer bekeken

De rotatie van Nix is sterk chaotisch. Klik voor grotere weergave. Bron: M.U.

Vanaf Nix gezien kronkelen Pluto en de andere manen zich volgens het model onnavolgbaar langs de hemel.

: view from Nix.gif (361.77 KiB) 4524 keer bekeken

Referentieframe in deze plot is Nix zelf. Bron: M.U.

Hier op aarde hebben we schrikkeldagen en zo af en toe een schrikkelseconde (klik) nodig om de dagen en jaren in de pas te laten lopen, maar dat is door de chaotische rotatie van Nix en Hydra onbegonnen werk. Hieronder een stukje van de plot van de bewegingen van de Zon, gezien vanaf Nix. Daar op Nix is het vrijwel onmogelijk te voorspellen wanneer de Zon opkomt, of zelfs waar ze opkomt en ondergaat. Om hoorndol van te worden lijkt mij.

: nix-zon.gif (34.55 KiB) 4524 keer bekeken

Plot van de Zon over de hemel van Nix. Bron: M.U.

De ons zo vertrouwde begrippen dag en jaar verliezen dus op Nix en Hydra vrijwel alle betekenis.

Nasa's animatie van de chaotische rotatie van Nix.

Bijlage:

Chaotic rotation of Plutos small moons.pdf: (1.18 MiB) 410 keer gedownload

Michel Uphoff

New Horizons

Steeds sneller wordt Pluto groter in de opnamen van New Horizons. Duurde een verdubbeling van de resolutie eerst maanden, nu is dat verkort tot weken en binnenkort wordt dat dagen. In de laatste opnamen van 22 juni beginnen zich details op Pluto en Charon af te tekenen, zoals iets dat lijkt op een donkere band en een enorme inslagkrater op Pluto en een donkere noordpool op zijn grootste maan Charon:

: pluto_charon_20150622_0047_4x.png (210.24 KiB) 4522 keer bekeken

: Pluto Charon animation.gif (27.39 KiB) 4522 keer bekeken

: Charon.jpg (15.97 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa

Midden Juli zal de flyby plaatsvinden, hier een infograph van de belangrijkste momenten:

: NH close encounter.jpg (296.99 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa

Dawn

Ondertussen, elders in het zonnestelsel, maakt Dawn steeds scherpere opnamen van de andere dwergplaneet Ceres. Maar nog steeds is er geen overeenstemming over de aard van de witte vlekken die op diverse plaatsen door het kolenzwarte oppervlak van Ceres heen lijken te breken. Zout, of zout ijs, of toch iets anders? En waarom alleen op een paar plaatsen? Is de donkere bovenlaag weggeblazen, is er een zout- of ijsfontein neergeslagen op het oppervlak, zijn het littekens van (zeer recente) inslagen die dieper lagen hebben blootgelegd, spuit of borrelt daar wat omhoog, of zijn het lawines die de onderhuid van Ceres op hellingen vrijgeven? Mogelijk zijn er verschillende processen verantwoordelijk voor hetzelfde fenomeen.

Ook de solitaire piramidevormige berg met heldere wanden, die ruim 5 km boven de vlakte uitsteekt roept veel vragen op.

: PIA19579__SOrb11____crp.png (94.3 KiB) 4522 keer bekeken

: the_mountain.jpg (60.31 KiB) 4522 keer bekeken

: ceres1.jpg (415.68 KiB) 4522 keer bekeken

: ceres2.jpg (355.36 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa

Voorlopig zullen we moeten wachten tot Dawn zo laag over het oppervlak van Ceres scheert dat haar instrumenten details van de vlekken kunnen meten, zoals de temperatuur, de spectroscopische samenstelling van het weerkaatste licht kan vaststellen of met haar neutron detector informatie over de samenstelling kan geven. Samen met foto's in de hoogste resolutie moet het dan lukken een bevredigende verklaring voor de witte vlekken te geven. Nu draait Dawn op 4500 km hoogte en begin augustus zal het instrument tot 1450 km gedaald zijn. Nog even geduld dus.

Ceres is maar klein, hoewel, alles is relatief. Op een afbeelding van Europa geprojecteerd is het toch een indrukwekkende bal materie:

: Impressie afmetingen Ceres-Europa.jpg (166.83 KiB) 4522 keer bekeken

Bron: Nasa, Google Earth, M.U.

Klik op de afbeeldingen voor grotere weergave!

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons

Re: Ceres en Pluto, Dawn en New Horizons