Een atmosfeer ontdekt rond een object in ons zonnestelsel dat er geen zou moeten hebben.

Te klein?

De ijskoude temperaturen en de zwakke zwaartekracht aan het oppervlak van deze kleine hemellichamen hebben astronomen er lange tijd toe gebracht te geloven dat ze geen atmosfeer kunnen vasthouden – met uitzondering van Pluto, die een dunne atmosfeer heeft. Atmosferen, vooral dichte, vormen zich doorgaans rond grote planeten of manen, waaronder Saturnus' grootste maan, Titan.

Dwergplaneten Eris, Haumea, Makemake en de kandidaat-dwergplaneet Quaoar, de grootste TNO's na Pluto, lijken daarentegen geen atmosfeer te hebben.
Tijdens een zeldzame observatiemogelijkheid hebben astronomen in Japan de dunne atmosfeerlaag rond een TNO, bekend als (612533) 2002 XV93, waargenomen, volgens een studie die maandag is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
Terwijl Pluto een diameter heeft van 2377 kilometer, is 2002 XV93 slechts ongeveer 500 kilometer breed.

Brom: Wikipedia. 2002 XV93 Foto door Hubble Space Telescope in August 2005.

De ontdekking.

De onverwachte ontdekking – gedaan door dr. Ko Arimatsu, universitair hoofddocent en hoofddocent aan het Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan, en zijn collega's – zou een ongekend inzicht kunnen bieden in hoe een atmosfeer zich vormt en in stand blijft rond een klein object, en de manier waarop astronomen denken over objecten in de Kuiperbelt kunnen veranderen.

De kans grijpen om te observeren.

Toen januari 2024 naderde, bereidden Arimatsu en zijn collega's zich voor op de unieke kans om een ​​TNO te observeren terwijl deze voor een heldere ster langs trok, gezien vanuit Japan.
2002 XV93 heeft een standaardbaan voor een Kuiperbeltobject en is kleiner dan een dwergplaneet, dus werd het niet als anders beschouwd dan andere TNO's.
Maar zulke momenten waarop een TNO wordt verlicht door een ster in de kosmische achtergrond, zogenaamde stellaire occultaties, zijn zeldzame kansen om de grootte, vorm en kenmerken van een klein, ver object te bestuderen, aldus Arimatsu. De onderzoekers installeerden zich op drie verschillende locaties in Japan, met behulp van observatoria in Kyoto en de prefectuur Nagano, en een door burgerwetenschappers beheerde telescoop in Fukushima.

Het licht van de ster vervaagde geleidelijk naarmate de TNO ervoor langs bewoog, wat wijst op de aanwezigheid van een atmosfeer. Als een object geen atmosfeer heeft, verdwijnt en verschijnt een ster veel abrupter.
"De observatiegegevens lieten een geleidelijke verandering in de helderheid van de ster zien nabij de rand van de schaduw, die ongeveer 1,5 seconde duurde," schreef Arimatsu in een e-mail. "Dit soort geleidelijke helderheidsverandering is goed te verklaren als het sterlicht werd afgebogen door een zeer dunne atmosfeer rond het object."
De onderzoekers berekenden dat 2002 XV93 een atmosfeer heeft die ongeveer 5 tot 10 miljoen keer dunner is dan die van de aarde – en vermoeden twee mogelijke oorzaken.

De bovenste foto laat zien hoe het sterlicht geleidelijk vervaagt wanneer het achter een hemellichaam met een atmosfeer (achter) langs beweegt, in tegenstelling tot een object zonder atmosfeer. NAOJ / Shingo Iwashita.

De atmosfeer zou het product kunnen zijn van cryovulkanen op het kleine, ijzige hemellichaam, die interne gassen zoals methaan, stikstof of koolmonoxide vanuit de ondergrond vrijlaten. Of een ander object in de Kuiperbelt, zoals een komeet, zou 2002 XV93 kunnen hebben geraakt, waardoor ook gassen vanuit de ondergrond vrijkwamen.
Als de atmosfeer door een inslag is ontstaan, zal deze mogelijk slechts enkele honderden jaren meegaan, aldus Arimatsu. Maar als regelmatige cryovulkanische activiteit de atmosfeer routinematig aanvult met de uitstoot van gas, zou deze veel langer kunnen meegaan, voegde hij eraan toe.

Kennismaking met 2002 XV93.

Toekomstige waarnemingen van 2002 XV93, hetzij door middel van meer stervormingsmomenten of met behulp van de krachtige James Webb-ruimtetelescoop, zullen astronomen helpen de aard van de atmosfeer beter te karakteriseren en de oorsprong ervan te bepalen, evenals hoe de atmosfeer zich in de loop der tijd ontwikkelt.
"Als de toekomstige stervormingswaarnemingen een gestage afname van de druk laten zien, zou dat wijzen op een inslag op een korte tijdschaal".

De Webb-telescoop kon ook methaan- of koolmonoxide-emissies van het object detecteren en de samenstelling van de atmosfeer bepalen.
Het team van Arimatsu zet het onderzoek naar atmosferen rond andere TNO's voort door gebruik te maken van waarnemingen van stellaire occultaties. Hun bevindingen zouden kunnen helpen bepalen of 2002 XV93 een zeldzame uitzondering op de regel is, of dat andere soortgelijke kleine objecten ook een atmosfeer bezitten.
De ontdekking benadrukt ook de recente activiteit op 2002 XV93, of het nu gaat om de uitbarsting van bevroren gassen of de nasleep van materiaal dat langzaam terugvalt op het oppervlak van het object. Dit laat zien dat de Kuiperbelt geen koude, dode plek is, maar bruist van activiteit en veel van de bouwstenen voor leven bevat.

Men dacht dat objecten zoals 2002 XV93 te klein zouden zijn om een ​​atmosfeer te hebben, maar dit resultaat laat zien dat dat niet waar is.

Bronnen.