Met ESO’s New Technology Telescope (NTT) is het eerste bewijs gevonden dat planetoïden een zeer gevarieerd inwendige kunnen hebben. Door uiterst nauwkeurige metingen te doen hebben astronomen ontdekt dat de verschillende delen van de planetoïde Itokawa verschillende dichtheden hebben.
Wat zich onder het oppervlak van een planetoïde bevindt, geeft niet alleen informatie over zijn ontstaansproces, maar kan ook licht werpen op wat er gebeurt als hemellichamen in het zonnestelsel met elkaar in botsing komen, en geeft inzicht in de vorming van planeten. Aan de hand van nauwkeurige waarnemingen vanaf de aarde hebben Stephen Lowry (Universiteit van Kent, VK) de snelheid gemeten waarmee de planetoïde (25143) Itokawa, die dicht in de buurt van de aardbaan kan komen, ronddraait en hoe die snelheid mettertijd verandert. Vervolgens hebben zij deze delicate waarnemingen gecombineerd met theoretisch onderzoek over de manier waarop planetoïden warmte uitstralen.
De kleine planetoïde Itokawa is een intrigerend object dat, zoals in 2005 door de Japanse ruimtesonde Hayabusa is vastgesteld, de vorm van een ongepelde pinda heeft. Om de inwendige bouw van deze planetoïde te onderzoeken heeft het team van Lowry opnamen verzameld die tussen 2001 en 2013 met onder meer de New Technology Telescope (NTT) van de ESO-sterrenwacht op La Silla (Chili) zijn gemaakt [1]. Deze beelden geven informatie over de helderheidsvariaties die Itokawa ten gevolge van zijn rotatie vertoont. Uit die gegevens werd vervolgens heel nauwkeurig de rotatietijd van de planetoïde afgeleid, en berekend hoe deze in de loop van de tijd verandert. In combinatie met wat er bekend is over zijn vorm heeft dat voor het eerst inzicht gegeven in het complexe inwendige van Itokawa [2].
‘Dit is voor het eerst dat we een kijkje in het inwendige van een planetoïde hebben kunnen nemen,’ aldus Lowry. ‘We zien dat Itokawa een zeer gevarieerd inwendige heeft – een belangrijke stap vooruit in onze kennis van de rotsachtige leden van het zonnestelsel.’
De rotatie van een planetoïde of een ander klein object in de ruimte wordt beïnvloed door zonlicht. Dit verschijnsel, dat het Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP) effect wordt genoemd, treedt op wanneer geabsorbeerd zonlicht door het oppervlak van het object weer als warmte wordt uitgestraald. Wanneer de planetoïde zeer onregelmatig van vorm is, is die warmte-uitstraling niet gelijkmatig, en dat veroorzaakt een kleine, maar onafgebroken torsiekracht die zijn rotatiesnelheid verandert [3], [4].
Het team van Lowry heeft gemeten dat het YORP-effect de snelheid waarmee Itokawa rondwentelt langzaam doet toenemen. De verandering is gering, slechts 0,045 seconde per jaar, maar wijkt sterk af van de verwachtingen. En dat is alleen verklaarbaar als de beide helften van de pindavormige planetoïde een verschillende dichtheid hebben.
Het is voor het eerst dat astronomen een bewijs hebben gevonden dat de inwendige bouw van een planetoïde grote variaties kan vertonen. Tot nu toe konden de inwendige eigenschappen van een planetoïde alleen worden afgeleid uit ruwe, globale dichtheidsmetingen. Deze unieke blik in de verschillende ingewanden van Itokawa roept veel vragen op over zijn ontstaansgeschiedenis. Een mogelijke verklaring is dat hij bestaat uit de twee componenten van een dubbelplanetoïde die na een botsing met elkaar zijn verenigd.
Lowry voegt toe: ‘De constatering dat planetoïden geen homogeen inwendige hebben heeft verstrekkende gevolgen, vooral voor de modellen die de vorming van dubbelplanetoïden beschrijven. Ook kan zij van belang zijn voor het onderzoek dat het gevaar van inslagen van planetoïden op aarde moet verminderen of voor het plannen van toekomstige reizen naar deze rotsachtige objecten.’
Deze nieuwe mogelijkheid om het inwendige van een planetoïde te onderzoeken is een belangrijke stap voorwaarts, en kan helpen om de vele geheimen van deze mysterieuze objecten te ontsluieren.
Noten
[1] Naast de NTT zijn de volgende telescopen voor de helderheidsmetingen gebruikt: de 1,5-meter telescoop van de Palomar-sterrenwacht (Californië, VS), de 1-meter telescoop van de Table Mountain-sterrenwacht (Californië, VS), de 1,5-meter telescoop en de 2,3-meter Bok-telescoop van de Steward-sterrenwacht (Arizona, VS), de 2-meter Liverpool-telescoop (La Palma, Spanje), de 2,5-meter Isaac Newton-telescoop (La Palma, Spanje) en de 5-meter Hale-telescoop van de Palomar-sterrenwacht (Californië, VS).
[2] De dichtheid van het inwendige bleek te variëren van 1,75 tot 2,85 gram per kubieke centimeter. Deze getallen hebben betrekking op de beide afzonderlijke delen van Itokawa.
[3] Een eenvoudige en ruwe analogie voor het YORP-effect: als de lichtbundel waarmee je een propeller beschijnt maar intens genoeg is, zal deze laatste door een soortgelijk effect langzaam gaan draaien.
[4] Lowry en zijn collega’s waren de eersten die het effect in actie zagen op de kleine planetoïde 2000 PH5 (inmiddels omgedoopt tot 54509 YORP, zie eso0711). Ook bij dit eerdere onderzoek speelden ESO-faciliteiten een cruciale rol.
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘The Internal Structure of Asteroid (25143) Itokawa as Revealed by Detection of YORP Spin-up’ van Lowry et al., dat in het tijdschrift Astronomy & Astrophysics verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit S.C Lowry (Centre for Astrophysics and Planetary Science, School of Physical Sciences (SEPnet), Universiteit van Kent, VK), P.R. Weissman (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, VS [JPL]), S.R. Duddy (Centre for Astrophysics and Planetary Science, School of Physical Sciences (SEPnet), Universiteit van Kent, VK), B. Rozitis (Planetary and Space Sciences, Department of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, VK), A. Fitzsimmons (Astrophysics Research Centre, Universiteit Belfast, Belfast, VK), S.F. Green (Planetary and Space Sciences, Department of Physical Sciences, The Open University, Milton Keynes, VK), M.D. Hicks (JPL), C. Snodgrass (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau, Duitsland), S.D. Wolters (JPL), S.R. Chesley (JPL), J. Pittichová (JPL) en P. van Oers (Isaac Newton Group of Telescopes, Canarische Eilanden, Spanje).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
