2016.04.29. - A Makemake törpebolygónak is van holdja

A Naprendszer peremvidékét fürkészve a Hubble-űrtávcső felfedezte, hogy a Kuiper-öv Pluto utáni legfényesebb objektuma, a Makemake törpebolygó körül is kering egy kicsiny, sötét hold.

Az új hold - amelynek átmeneti jelzése "S/2015 (136472) 1", beceneve pedig MK 2 - 1300-szor halványabb, mint a Makemake. A nagyjából 160 kilométer átmérőjű apró égitest a törpebolygótól körülbelül 21 ezer kilométerre látszik. A Makemake átmérője mintegy 1400 kilométer. A 2005-ben felfedezett égitest a polinéz mondavilágból kapta a nevét: Makemake Rapa Nui (ismertebb nevén Húsvét-sziget) polinéz lakói számára a teremtés és a termékenység istene.

A Kuiper-öv a Naprendszer 4,5 milliárd évvel ezelőtti kialakulása után visszamaradt jeges anyag hatalmas tárháza, számos törpebolygó rója Nap körüli pályáját ebben az övezetben. Néhány mellett már korábban találtak holdakat - a legtöbb a Pluto körül kering -, a Makemake törpebolygónak azonban ez az első ismert kísérője. (A Nemzetközi Csillagászati Unió eddig 5 égitestet ismert el hivatalosan törpebolygónak, ezek a Ceres, a Pluto, a Haumea, a Makemake és az Eris. A Ceres a Mars és a Jupiter között kering, a többi négy azonban a Kuiper-övben. Hat további égitest is minden bizonnyal ebbe a kategóriába tartozik, hivatalosan azonban még nem sorolták ide. A tényleges számuk akár 10 ezer is lehet.)

Az új felfedezéshez vezető felvételek 2015 áprilisában készültek a Hubble-űrtávcső WFC3 (Wide Field Camera 3) műszerével. A Hubble a légkör zavaró hatásától mentesen, kivételes érzékenységének és felbontóképességének köszönhetően alkalmas arra, hogy fényes égitestek közelében látszó halvány objektumokat kimutasson. Ugyanazzal a technikával sikerült a Makemake kísérőjét is detektálni, mint amellyel 2005-ben, 2011-ben és 2012-ben a Pluto kicsiny kísérőit is felfedezték. A korábbi kísérletek sorra kudarcot vallottak, de a mostani kutatás vezetője, Alex Parker (Southwest Research Institute, Boulder, Colorado) szerint ennek az lehetett az oka, hogy előzetes eredményeik szerint a holdacska pályája az éléről látszik, így az általában beleveszik a Makemake ragyogó glóriájába. (Ez a "ragyogás" persze viszonylagos.) A hold felfedezésével értékes információkhoz juthatunk majd a törpebolygó rendszeréről. A pálya meghatározásával kiszámítható lesz a rendszer tömege, és a fejlődési históriájáról is képet alkothatunk.

A Hubble-űrtávcső WFC3 kamerájával 2015 áprilisában készült felvételen nyíl mutatja az új holdacska foltját a Makemake ragyogó glóriájában. A törpebolygó rendszere 50-szer messzebb kering a Nap körül, mint a Föld.
[NASA, ESA, A. Parker and M. Buie (Southwest Research Institute), W. Grundy (Lowell Observatory), and K. Noll (NASA GSFC)]

A Makemake holdjának felfedezése megerősíti azt az elképzelést, hogy minden törpebolygónak van kísérője. Mivel a Makemake a Plutóhoz hasonló ritka objektumok közé tartozik, Parker szerint óriási jelentősége van annak, hogy van kísérője. Így ugyanis sokkal alaposabban lehet majd tanulmányozni, mint azt a hold hiányában valaha is tehetnénk. Az apró kísérő tovább növeli a hasonlóságot a Pluto és a Makemake között. Mindkét törpebolygót fagyott metán borítja. Ahogyan az a Pluto esetében is történt, a hold tanulmányozásával meghatározhatjuk majd a Makemake sűrűségét, az alapján pedig eldönthető lesz, hogy a két törpebolygó szerkezete, összetétele valóban hasonló-e. Ehhez persze további Hubble-megfigyelések szükségesek, hogy megtudjuk, a pálya elliptikus vagy kör alakú. Az eddigi észleléseken alapuló becslések szerint kör alakú pálya esetén a holdacska keringési ideje 12 nap vagy annál több. Marc Buie (Southwest Research Institute, Boulder, Colorado) szerint a felfedezés új fejezetet nyithat a külső Naprendszer összehasonlító planetológiájában.

A holdpálya alakjának meghatározása segíthet az eredetének tisztázásában is. Ha az MK 2 szoros körpályán kering, akkor valószínűleg a Makemake és a Kuiper-öv egy másik objektuma összeütközésének eredménye. Ha azonban a pálya tág és elnyúlt, akkor nagy valószínűséggel a Kuiper-övből befogott objektumról van szó. Mindkét esemény több milliárd évvel ezelőtt következhetett be, mikor a Naprendszer még fiatal volt.

A felfedezés egy Makemakével kapcsolatos rejtély megoldásában is segíthet. A korábbi infravörös megfigyelések alapján a törpebolygó felszíne majdnem teljes egészében fényes és nagyon hideg, némely területek azonban melegebbnek tűnnek az átlagnál. Ezt a gyenge napfény által felmelegített sötét, elkülönült felszíni foltok jelenlétével magyarázzák. A foltok tengelyforgás miatti vándorlásának azonban jelentős változást kellene eredményeznie a Makemake fényességében, mégpedig a forgási periódusnak megfelelően, hacsak a törpebolygó forgástengelyének iránya nem éppen felénk mutat. De ilyen fényváltozást soha nem figyeltek meg. Vegyük azonban figyelembe, hogy a korábbi infravörös észlelések felbontása mellett a kísérőt nem lehetett a Makemakétól elválasztani. Parker és munkatársai az új adatok ismeretében újra elemezték a korábbi megfigyeléseket is, ez alapján pedig úgy vélik, hogy az infravörösben detektált melegebb felület valójában az MK 2 sötét felszíne volt.

Felvetődik a kérdés, hogy miként lehet a holdnak gyakorlatilag szénfekete felszíne, ha egy fényes, friss hóval borított törpebolygó körül kering. Az egyik magyarázat, hogy az MK 2 kicsiny mérete és gravitációja miatt nem képes a felszínén megtartani a fényes, jeges kérget, amely a gyenge napfény hatására szublimál. Így a hold az üstökösökhöz és más Kuiper-övbeli objektumokhoz hasonlíthat, amelyek felszínét nagyon sötét anyag borítja.

Fantáziarajz a Makemake törpebolygóról és az újonnan felfedezett, MK 2 becenevű holdjáról. A Makemake felszínét fényes metánjég borítja, amelyet komplex szerves anyag színez vörösre. A kicsiny hold gravitációja a besugárzás rendkívül csekély volta ellenére sem tudja megtartani a metánhoz hasonló illékony anyagok jegét, így a felszíne valószínűleg sokkal sötétebb, mint a törpebolygóé.
[NASA, ESA, and A. Parker (Southwest Research Institute)]

Forrás:

• STScI-2016-18