Kleine ijswereld blijkt onverwachts een atmosfeer te hebben

Een 500 kilometer brede ruimterots, die zich even ver van de zon bevindt als Pluto, blijkt een atmosfeer te hebben. Deze ontdekking betwist onze aannames over kleine hemellichamen in de uithoeken van ons zonnestelsel.

Een verre ijswereld, die in een vergelijkbare baan om de zon beweegt als Pluto, blijkt in bezit van een atmosfeer. Dat was een grote verrassing voor astronomen.

Het object is te vinden in de Kuipergordel: een gebied vol ijsdwergen en -rotsen aan de rand van het zonnestelsel. Formeel heet de wereld (612533) 2002 XV₉₃, naar de datum van zijn ontdekking bijna een kwart eeuw geleden. Hij heeft een diameter van minder dan 500 kilometer.

LEES OOK

'Het rekenen, het klooien… dat is waar het allemaal om draait'

De snaartheorie leek ooit de gedroomde Theorie van Alles. De laatste decennia zijn de hooggespannen verwachtingen echter niet uitgekomen. Fysici worst ...

De ijswereld is een zogeheten plutino: hemellichamen die dezelfde stabiele baan om de zon volgen als Pluto. In de tijd dat plutino’s twee rondjes om de zon draaien, legt Neptunus er drie af.

Afgebogen sterlicht

Op 10 januari 2024 passeerde 2002 XV₉₃ precies voor een verre ster. Daardoor raakte die ster verduisterd. Astronoom Ko Arimatsu en zijn collega’s van de Kyoto-universiteit observeerden deze gebeurtenis vanaf drie locaties in Japan.

Als de ijsklomp geen atmosfeer had, zou het sterlicht zijn verdwenen en zo goed als direct weer zijn verschenen zodra het achter 2002 XV₉₃ vandaan kwam. Het team zag in plaats daarvan het sterlicht eerst geleidelijk vervagen en rond de schaduwranden weer terugkomen. Dat duurde ongeveer anderhalve seconde.

‘Die geleidelijke veranderingen zijn het best te verklaren door de aanwezigheid van een hele dunne atmosfeer rond 2002 XV₉₃ die het sterlicht afboog’, zegt Arimatsu.

Illustratie van de ijswereld die het licht van een verre ster blokkeert. Beeld: Ko Arimatsu/NOAJ.

Vluchtige gassen

Het team schat dat de atmosferische druk op het oppervlak rond de 100 tot 200 nanobar moet zijn. Dat betekent dat de gaslaag grofweg 5 tot 10 miljoen keer dunner is dan onze dampkring, en vijftig tot honderd keer dunner dan Pluto’s iele atmosfeer.

‘Je zou er niet kunnen ademen, geen wind voelen en niets zien wat ook maar enigszins lijkt op de lucht van onze aarde’, zegt Arimatsu. ‘Maar het is niet verwaarloosbaar. Zelfs zo’n dunne atmosfeer kan sterlicht ombuigen. Bovendien vertelt het ons dat er vluchtige gassen bestaan of vrijkomen rond zulke kleine ijsmassa’s.’

Het team kon uit de metingen niet opmaken waar het gas uit bestaat. Arimatsu denkt dat methaan, stikstof en koolstofmonoxide de meest waarschijnlijke kandidaten zijn. Er zijn namelijk weinig andere stoffen zo vluchtig dat ze verdampen bij de extreem lage temperaturen die in deze uithoek van het zonnestelsel heersen.

Dun maar onmiskenbaar

Hoe de atmosfeer is ontstaan, is ook nog een mysterie. Het zou kunnen dat hij het gevolg is van vulkanische activiteit, waardoor gas uit het binnenste van 2002 XV₉₃ ontsnapte. Een andere mogelijkheid is dat het gas is achtergelaten door een ander hemellichaam bij een kosmische botsing.

‘Deze ontdekking is in tegenspraak met onze conventionele ideeën over de kleine ijsmassa’s in de uiterste banen van het zonnestelsel’, zegt Arimatsu. ‘Tot nu toe associeerden we duidelijk detecteerbare atmosferen in het zonnestelsel alleen met planeten, dwergplaneten en een aantal grote satellieten. 2002 XV₉₃ lijkt een van de kleinste zonnestelselmassa’s, en toch is zijn atmosfeer onmiskenbaar.’

‘Er is een atmosfeer, en we begrijpen niet waarom die er is’, zegt astronoom Ben Montet van de Australische universiteit van South Wales. ‘Als je op het oppervlak zou staan van dit object, zie je geen lucht zoals wij die hebben. Maar de bevinding zet de aanname dat zelfs een dunne, vergankelijke atmosfeer niet mogelijk is op zo’n kleine ijsklont op losse schroeven.’