Waarnemingen met de HARPS-spectrograaf van de ESO-sterrenwacht op La Silla in Chili hebben onverwachte veranderingen aan het licht gebracht in de heldere vlekken op de dwergplaneet Ceres. Hoewel Ceres vanaf de aarde gezien nauwelijks meer is dan een stipje licht, laat heel nauwkeurig onderzoek van dat licht niet alleen de verwachte veranderingen zien die door de draaiing van Ceres worden veroorzaakt. Ook blijken de vlekken in de loop van de dag van helderheid te veranderen en andere variaties te vertonen.
De waarnemingen wijzen erop dat het materiaal van de vlekken vluchtig is en in de warme gloed van de zon verdampt. Ceres is het grootste hemellichaam in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter en het enige object van die gordel dat tot de dwergplaneten wordt gerekend. Sinds begin vorig jaar wordt het oppervlak van Ceres gedetailleerd in kaart gebracht door de NASA-ruimtesonde Dawn. Een van de grootste verrassingen die dat heeft opgeleverd, is de ontdekking van een aantal heldere vlekken die aanzienlijk meer zonlicht weerkaatsen dan hun donkere omgeving [1]. De opvallendste van deze vlekken, die erop wijzen dat Ceres een veel actievere wereld is dan de meeste andere planetoïden, bevindt zich in de krater Occator.
Bij nieuwe en zeer nauwkeurige waarnemingen met behulp van de HARPS-spectrograaf van de 3,6-meter ESO-telescoop op La Silla, Chili, is nu niet alleen de beweging van de vlekken ten gevolge van de asdraaiing van Ceres gemeten, maar zijn ook onverwachte extra variaties ontdekt die erop wijzen dat het materiaal van de vlekken vluchtig is en in het zonlicht verdampt. De hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, Paolo Molaro van het INAF-Trieste Astronomical Observatory, legt uit: ‘Toen de Dawn-sonde de mysterieuze heldere vlekken op het oppervlak van Ceres had ontdekt, begon ik onmiddellijk na te denken over effecten die vanaf de aarde meetbaar konden zijn. Door de draaiing van Ceres komen de vlekken eerst op de aarde af, om zich vervolgens weer te verwijderen. En dit is van invloed op het spectrum van het weerkaatste zonlicht dat op aarde aankomt.’
Ceres heeft een rotatietijd van negen uur, en berekeningen lieten zien dat het effect ten gevolge van de beweging van de vlekken ten opzichte van de aarde dat door deze draaiing wordt veroorzaakt heel klein zou zijn: van de orde van 20 kilometer per uur. Maar deze beweging is groot genoeg om via het dopplereffect meetbaar te zijn met een precisie-instrument als HARPS. Het team heeft Ceres in juli en augustus 2015 gedurende iets meer dan twee nachten waargenomen met HARPS. ‘Het resultaat was verrassend,’ aldus mede-auteur Antonino Lanza van het INAF-Catania Astrophysical Observatory. ‘We vonden inderdaad de verwachte veranderingen in het spectrum ten gevolge van de draaiing van Ceres, maar deze vertoonden van nacht tot nacht aanzienlijke variaties.’
Deze opname, gemaakt door de NASA-ruimtesonde Dawn die om de dwergplaneet Ceres cirkelt,
toont de heldere vlekken die in de krater Occator en elders te zien zijn - Foto: NASA
Het team is tot de conclusie gekomen dat de waargenomen veranderingen kunnen worden toegeschreven aan de aanwezigheid van vluchtige stoffen die onder invloed van de zonnestraling verdampen [2]. Wanneer de vlekken in de Occator-krater door de zon worden beschenen, vormen ze pluimen die veel zonlicht weerkaatsen. Deze pluimen vervliegen vervolgens snel, waardoor hun licht-weerkaatsende vermogen afneemt en veroorzaken zo de waargenomen veranderingen. Dit effect varieert echter van nacht tot nacht, wat in willekeurige variaties op zowel korte als langere tijdschalen resulteert.
Als deze interpretatie wordt bevestigd, is Ceres een heel ander hemellichaam dan Vesta en de andere leden van de planetoïdengordel. Ondanks haar relatief afgelegen positie, lijkt zij inwendige activiteit te vertonen [3]. Bekend is dat Ceres veel water bevat, maar of de heldere vlekken daarmee verband houden is onduidelijk. Ook is onbekend welke energiebron dit voortdurende weglekken van materiaal van het oppervlak aandrijft. Dawn zal Ceres en het gedrag van haar mysterieuze vlekken nog een tijdje blijven onderzoeken. Na afloop van haar missie zullen HARPS en andere instrumenten de waarnemingen vanaf de aarde kunnen voortzetten.
Noten
[1] Heldere vlekken waren ook te zien, maar dan veel minder duidelijk, op opnamen van Ceres die in 2003 en 2004 zijn gemaakt met de Hubble-ruimtetelescoop van ESA en NASA.
[2] Het vermoeden bestaat dat het heldere materiaal van de vlekken op Ceres uit recent blootgelegd waterijs of uit waterhoudende magnesiumsulfaten bestaat.
[3] Veel van de actieve hemellichamen in ons zonnestelsel, zoals de grote manen van Jupiter en Saturnus, ondervinden door de nabijheid van hun moederplaneet sterke getijdenkrachtenh.
Meer info
De resultaten van dit onderzoek staan in het artikel ‘Daily variability of Ceres’ Albedo detected by means of radial velocities changes of the reflected sunlight’, van P. Molaro et al., dat in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society is verschenen. Het onderzoeksteam bestaat uit P. Molaro (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Trieste, Italië), A.F. Lanza (INAF-Osservatorio Astrofisico di Catania, Catania, Italië), L. Monaco (Universidad Andres Bello, Santiago, Chili), F. Tosi (INAF-IAPS Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Rome, Italië), G. Lo Curto (ESO, Garching, Duitsland), M. Fulle (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Trieste, Italië) en L. Pasquini (ESO, Garching, Duitsland).ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili. 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 specifiek 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. En op Cerro Armazones, dicht bij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
