Planeta karłowata Makemake nie ma atmosfery

Artystyczna wizja powierzchni planety karłowatej Makemake
Ta artystyczna wizja pokazuje powierzchnię odległej planety karłowatej Makemake. Obiekt ten ma wielkość około dwóch trzecich rozmiaru Plutona i porusza się wokół Słońca po odległej orbicie, która znajduje się dalej niż Pluton, ale bliżej niż Eris (najbardziej masywna z planet karłowatych znanych w Układzie Słonecznym). Spodziewano się, że Makemake posiada atmosferę taką jak Pluton, ale okazało się, że tak nie jest.
ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org)

Astronomowie użyli trzech teleskopów w obserwatoriach ESO w Chile, aby zbadać planetę karłowatą Makemake, gdy przemieściła się przed odległą gwiazdą, blokując jej światło. Nowe obserwacje pozwoliły po raz pierwszy sprawdzić czy Makemake jest otoczona atmosferą. Ten chłodny świat ma orbitę położoną w zewnętrznym Układzie Słonecznym i przypuszczano, że analogicznie jak Pluton posiada atmosferę, ale okazało się że tak nie jest. Naukowcy wyznaczyli także po raz pierwszy gęstość Makemake. Nowe wyniki badań zostaną opublikowane w czasopiśmie „Nature" w wydaniu z 22 listopada.

Planeta karłowata Makemake [1] ma rozmiar około dwóch trzecich wielkości Plutona i porusza się wokół Słońca po odległej orbicie, która znajduje się dalej od Słońca niż Pluton, ale bliżej niż Eris, która jest najbardziej masywną planetą karłowatą w Układzie Słonecznym. Wcześniejsze obserwacje chłodnej Makemake pokazały, że jest podobna do Plutona, wobec czego niektórzy astronomowie spodziewali się, że jeśli posiada atmosferę, to z właściwościami podobnymi do plutonowej. Jednak nowe badania wskazują, że podobnie jak Eris, Makemake nie jest otoczona znaczącą atmosferą.

Zespół kierowany przez José Luisa Ortiza (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Hiszpania) połączył wielokrotne obserwacje za pomocą trzech teleskopów w obserwatoriach ESO w Chile: La Silla i Paranal – Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), Teleskopu Nowej Technologii (NTT) oraz teleskopu TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) – z danymi z innych małych teleskopów z Ameryki Południowej [2], aby spojrzeć na Makemake w momencie gdy przechodziła przed odległą gwiazdą [3].

„Gdy Makemake przeszła przed gwiazdą i ją zasłoniła, gwiazda zniknęła i pojawiła się ponownie bardzo gwałtownie, a nie stopniowo osłabiając i przywracając swój blask. Oznacza to, że mała planeta karłowata nie ma znaczącej atmosfery” mówi José Luis Ortiz. „Uważano, że Makemake miała szanse na rozwinięcie atmosfery – ale brak oznak ,że takowa istnieje pokazuje jak wiele jeszcze musimy nauczyć się o tych tajemniczych ciałach. Ustalenie po raz pierwszy własności Makemake jest dużym krokiem w naszym badaniu klubu lodowych planet karłowatych.”

Fakt że Makemake nie posiada księżyców oraz wielka jej odległość od nas czyni badania trudnymi [4], a ta niewielka ilość wiedzy o obiekcie jest jedynie w przybliżeniu. Nowe obserwacje zespołu dodały nieco więcej szczegółów do naszego obrazu Makemake – pozwalając na dokładniejsze ustalenie rozmiaru, wprowadzenie ograniczeń co do ewentualnej atmosfery I po raz pierwszy szacując gęstość. Pozwoliły także astronomom zmierzyć ile światła  słonecznego odbija powierzchnia Makemake – jej albedo [5]. Albedo Makemake wynosi około 0,77, co jest porównywalne z brudnym śniegiem i jest wyższe niż w przypadku Plutona, ale niższe niż ma Eris.

Tak dokładne zbadanie Makemake było możliwe jedynie dzięki temu, że przeszła przed gwiazdą – zjawisko to znane jest jako zakrycie gwiazdy. Te rzadkie okazje pozwalają astronomom dowiedzieć się wiele o czasami niepewnych i delikatnych atmosferach wokół tych odległych, ale ważnych członków Układu Słonecznego oraz dostarczając bardzo dokładnych informacji o innych ich własnościach.

W przypadku Makemake zakrycia są szczególnie rzadkie, ponieważ obiekt porusza się na obszarze nieba, w których jest względnie mało gwiazd. Dokładne przewidzenie i wykrycie tych rzadkich zjawisk jest ekstremalnie trudne, a sukces obserwacji przez skoordynowany zespół rozproszony w wielu miejscach w Ameryce Południowej, jest wielkim osiągnięciem.

„Pluton, Eris i Makemake należą do większych przykładów licznych lodowych ciał krążących daleko od naszego Słońca” mówi José Luis Ortiz. „Nasze nowe obserwacje znacznie poprawiły wiedzę o jednym z największych, Makemake – będziemy mogli użyć tych informacji w przyszłych badaniach intrygujących obiektów w tym regionie kosmosu.”

Uwagi

[1] Makemake była początkowo znana jako 2005 FY9. Została odkryta kilka dniu po Wielkanocy w marcu 2005 roku, otrzymując nieformalną nazwę Easterbunny (co oznacza „zajączek wielkanocny”). W czerwcu 2008 roku przyznano jej oficjalna nazwę Makemake. Makemake był stwórcą człowieka i bogiem płodności w mitach rdzennych mieszkańców Wyspy Wielkanocnej.

Makemake jest jedną z pięciu planet karłowatych uznanych do tej pory przez Międzynarodową Unię Astronomią. Pozostałymi są Ceres, Pluto, Haumea oraz Eris. Więcej informacji o planetach i planetach karłowatych i dostępne jest na stronie Międzynarodowej Unii Astronomicznej.

[2] Innym z teleskopów wykorzystanych w kampanii obserwacyjnej był 0,84-metrowy teleskop zainstalowany w Católica del Norte University of Chile. Teleskop ten znajduje się na Cerro Armazones, przyszłej lokalizacji Ogromnie Wielkiego Teleskopu Europejskiego (E-ELT).

[3] Makemake przeszła przedł słabą gwiazdą NOMAD 1181-0235723 (gdzie NOMAD odnosi się do Naval Observatory Merged Astrometric Dataset) w dniu 23 kwietnia 2011 roku. Naukowcy obserwowali zjawisko za pomocą siedmiu różnych teleskopów w Brazylii i Chile. Trwało zaledwie około minuty, więc do jego zarejestrowania trzeba było wykorzystać specjalistyczne szybkie kamery znane jako ULTRACAM (eso0520) oraz szybki instrument podczerwony ISAAC.

[4] W przypadku obiektów, które są okrążane przez jeden lub więcej księżyców, ruchy księżyców mogą posłużyć do wydedukowania masy obiektu. Nie jest to możliwe w przypadku Makemake.

[5] Obliczenia wskazują, że planeta karłowata ma geometryczne albedo 0,77 ± 0,03, większe niż Pluton, ale mniejsze niż Eris. Albedo o wartości 1 oznacza perfekcyjnie odbijające ciało, a o wartości 0 – czarną powierzchnię, która wcale nie odbija. Obserwacje, wraz z poprzednimi wynikami, wskazują, że Makemake ma gęstość 1,7 ± 0,3 grama na centymetr sześcienny, co w konsekwencji pozwoliło zespołowi na wnioski na temat wyglądu obiektu jako spłaszczonej sferoidy – sfery spłaszczonej lekko przy obu biegunach – z osiami 1430 ± 9 kilometrów i 1502 ± 45 kilometrów. Makemake nie wykazuje obecności globalnej atmosfery takiej jak u Plutona, na poziomie jednej tysięcznej wartości u Plutona. Jednak może posiadać atmosferę, która pokrywa jedynie część powierzchni. Taka lokalna atmosfera, która teoretycznie jest możliwa, nie została wykluczona przez wyniki obserwacji.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule “Albedo and atmospheric constraints of dwarf planet Makemake from a stellar occultation”, który ukaże się 22 listopada 2012 roku w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: J. L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Hiszpania), B. Sicardy (Observatoire de Paris; CNRS; Université Pierre et Marie Curie; Université Paris Diderot; Institut Universitaire de France), F. Braga-Ribas (Observatoire de Paris, CNRS, Francja; Observatório Nacional/MCTI, Brazylia), A. Alvarez-Candal (Europejskie Obserwatorium Południowe, Chile; Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Hiszpania), E. Lellouch (Observatoire de Paris, CNRS, France) i inni. 

Pełna lista autorów wraz z afiliacjami znajduje się w artykule w Nature.

Pełen tekst publikacji naukowej w "Nature"

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 2387