Pressmeddelande

Avlägsna Eris är Plutos tvilling

Dvärgplanetens storlek kunde mätas när den passerade framför en stjärna

26 oktober 2011

Astronomer har för första gången lyckats noggrant mäta den avlägsna dvärgplaneten Eris diameter. Mätningen kunde göras tack vare att den i slutet av 2010 passerade framför en ljussvag stjärna. Händelsen observerades av teleskop i Chile, bland andra det belgiska TRAPPIST-teleskopet vid ESO:s La Silla-observatorium. Observationerna visar att Eris storleksmässigt är i det närmaste en identisk tvilling till Pluto. Eris förefaller dessutom ha en högreflekterande yta. Det pekar på att dvärgplaneten är helt täckt av ett tunt islager, antagligen en frusen atmosfär. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Nature den 27 oktober.

I november 2010 passerade dvärgplaneten Eris framför en avlägsen, ljussvag stjärna. Sådana händelser, som kallas ockultationer, är mycket ovanliga och svåra att observera just på grund av dvärgplanetens ringa storlek och stora avstånd. Nästa gång det händer för Eris är inte förrän år 2013. Men ockultationer gör också det möjligt att göra de mest noggranna mätningarna av form och storlek hos himlakroppar långt bort i solsystemet. Sådana tillfällen är ofta de enda möjliga som dessa mätningar kan göras.

Stjärnan bakom ockultationen hittades genom att studera bilder från MPG/ESO 2.2-meterstelskopet vid ESO:s La Silla-observatorium. Observationerna planlades in i minsta detalj och utfördes sedan av ett team av astronomer från ett antal universitet (huvudsakligen franska, belgiska, spanska och brasilianska). De använde bland annat teleskopet TRAPPIST [1] (förkortningen står för “TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope”, eso1023), även det vid La Silla.

Bruno Sicardy är huvudförfattare till artikeln.

– För att kunna observera ockultationer av pyttesmå himlakroppar utanför Neptunus i solsystemet behövs mycket hög precision och mycket noggrann planering. Det här är det bästa sättet att bestämma Eris storlek, utan att faktiskt resa dit, förklarar han.

Försök att observera ockultationen gjordes från 26 olika platser som låg på den bana som dvärgplanetens skugga förutspåtts följa runt jorden. Detta inkluderade även ett flertal teleskop på amatörobservatorier. Men det var bara från två platser, båda i Chile, som händelsen kunde observeras direkt. En av dem var vid ESO:s La Silla-observatorium med TRAPPIST-teleskopet och den andra var belägen i San Pedro de Atacama där två teleskop användes [2]. Alla tre teleskopen rapporterade en plötslig nedgång i stjärnans ljusstyrka när Eris passerade framför den.

De kombinerade observationerna från de två chilenska platserna antyder att Eris är nära nog sfärisk till formen. Den här typen av mätningar bör ge ett noggrant mått på både form och storlek hos dvärgplaneten, så länge det inte finns stora berg som kan störa mätningarna. Men såna geologiska kännetecken är inte särskilt troliga att finna på en så stor, istäckt himlakropp.

År 2005 identifierades Eris som en stor himlakropp i det yttre solsystemet. Upptäckten var en av de bidragande orsakerna till att en ny klass av objekt skapades – de så kallade dvärgplaneterna - och att Pluto omklassificerades till dvärgplanet år 2006. Eris befinner sig för tillfället tre gånger längre ut från solen än Pluto.

Tidigare observationer med andra metoder antydde att Eris antagligen var ungefär 25 procent större än Pluto, och diametern uppskattades till 3000 kilometer. Den nya studien bevisar istället att de två objekten är i princip lika stora. Det nya värdet för Eris diameter är 2326 kilometer, med en felmarginal på 12 kilometer. Diametern är mer noggrant bestämd än Plutos trots att Pluto ligger närmare oss: dess diameter uppskattas ligga mellan 2300 till 2400 kilometer. Plutos diameter är svårare att mäta på grund av att den har en atmosfär, vilket gör det omöjligt att direkt detektera dess kanter under en ockultation. Omloppsbanan för Eris måne Dysnomia [3] har använts för att uppskatta Eris massa, som visar sig vara 27 procent större än Plutos massa [4]. Massan och diametern ger i sin tur en uppskattning av Eris densitet på 2,52 gram per kubikcentimeter [5].

En av medarbetarna i studien var Emmanuel Jehin.

– Värdet på densiteten innebär att Eris antagligen är en stor stenkropp täckt av en relativt tunn hinna av is, kommenterar han [6].

Eris yta visar sig dessutom vara extremt reflekterande. Hela 96 procent av ljuset som faller på dess yta reflekteras (motsvarande ett albedo för synligt ljus på 0,96 [7]), vilket är till och med ljusare än nyfallen snö på jorden. Det gör Eris till en av de mest reflekterande objekten i solsystemet, tillsammans med Saturnus ismåne Enceladus. Eris ljusstarka yta är antagligen uppbyggd av kväverik is blandad med fryst metan, vilket också antyds i spektrum tagna av dvärgplaneten. Materialet täcker planetens yta i ett tunt och högreflektivt islager som är mindre än en millimeter tjockt.

– Islagret skulle kunna vara återstoden av dvärgplanetens kväve- eller metanatmosfär som kondenserat till frost på ytan när den rör sig bort från solen i sin elongerade bana, och ut mot en kallare och kallare omgivning, tillägger Jehin.

Det är möjligt att isen sedan återgår till gasform när Eris närmar sig den punkt på sin bana då den ligger som närmast solen, ett avstånd på 5,7 miljarder kilometer.

De nya resultaten gör det också möjligt för teamet att göra nya mätningar av yttemperaturen på dvärgplaneten. Uppskattningarna antyder att temperaturen på ytan som är riktad mot solen är som mest -238 grader Celsius. Eris nattsida är ännu kallare.

Bruno Sicardy avslutar:

– Det är förunderligt hur mycket vi kan utröna om ett så litet och avlägset objekt som Eris genom att studera dess passage framför en ljussvag stjärna med relativt små teleskop. Fem år efter skapandet av den nya klassen av dvärgplaneter så börjar vi till slut lära känna en av de anstiftande medlemmarna.

Noter

[1] TRAPPIST är en av de automatstyrdateleskop som nyligen installerats vid La Silla-observatoriet. Storleken på dess huvudspegel är bara 0.6 meter tvärsöver. Sedan teleskopet invigdes i juni 2010 har det som huvuduppgift att studera exoplaneter och kometer. Teleskopet, som styrs från Liège, är ett projekt som finansierats av FRS-FNRS (Belgiska fonden för vetenskaplig forskning) tillsammans med Schweiz nationella vetenskapsstiftelse.

[2] Caisey Harlingten- och ASH2-teleskopen.

[3] Eris är den grekiska gudinnan av kaos och osämja. Dysnomia är Eris dotter och är laglöshetens gudinna. 

[4] Eris har en massa på 1,66 x 10²² kg. Det motsvarar 22 procent av månens massa.

[5] Jämförelsevis är vår månes densitet 3,3 gram per kubikcentimeter och vanligt vattens densitet är 1,00 gram per kubikcentimeter.

[6] Värdet för densiteten antyder att Eris huvudsakligen består av sten (85 procent) men med en liten andel is (15 procent). Isen finns troligen i ett 100 km tjockt lager som omger stenkärnan. Detta mycket tjocka islager är inte det samma som det mycket tunna lager av frusen atmosfär på Eris yta som gör den högreflekterande.

[7] Ett objekts albedo betecknar den andel av ljuset som faller på det som sprids tillbaka ut i rymden istället för att absorberas. En albedo på 1 motsvararar en perfekt reflekterande vit yta, medan 0 är helt absorberande svart. Vår månes albedo bara 0,136, ungefär samma som för stenkol. 

Mer information

Forskningen presenteras i en artikel som kommer publiceras i tidskriften Nature den 27 oktober.

Forskarteamet består av B. Sicardy (LESIA-Observatoire de Paris (OBSPM), CNRS, Université Pierre et Marie Curie (UPMC), Université Paris-Diderot (Paris 7), Institut Universitaire de France (IUF), Frankrike) , J. L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC), Spanien), M. Assafin (Observatório do Valongo/UFRJ (OV/UFRJ), Brasilien), E. Jehin (Institut d'Astrophysique de I'Université de Liège (IAGL), Belgien), A. Maury (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, Chile), E. Lellouch (LESIA, CNRS, UPMC, Paris 7), R. Gil Hutton ( Complejo Astronómico El Leoncito (CASLEO) och San Juan National University, Argentina), F. Braga-Ribas (LESIA, CNRS, UPMC, Paris 7, Frankrike, and Observatório Nacional/MCT (ON/MCT), Brasilien), F. Colas (OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankrike), D. Hestroffer (OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankrike), J. Lecacheux (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankrike), F. Roques (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankrike), P. Santos Sanz (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankrike), T. Widemann (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankrike), N. Morales (CSIC, Spanien), R. Duffard (CSIC, Spanien), A. Thirouin (CSIC, Spanien), A. J. Castro-Tirado (CSIC, Spanien), M. Jelínek (CSIC, Spanien), P. Kubánek (CSIC, Spanien), A. Sota (CSIC, Spanien), R. Sánchez-Ramírez (CSIC, Spanien), A. H. Andrei (OV/UFRJ, ON/MCT, Brasilien), J. I. B. Camargo (OV/UFRJ, ON/MCT, Brasilien), D. N. da Silva Neto (ON/MCT, Centro Universitário Estadual da Zona Oeste (UEZO), Brasilien), A. Ramos Gomes Jr (OV/UFRJ, Brasilien), R. Vieira Martins (OV/UFRJ, ON/MCT, Brasilien, OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankrike), M. Gillon (IAGL, Belgien), J. Manfroid (IAGL, Belgien), G. P. Tozzi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), C. Harlingten (Caisey Harlingten Observatory, Storbritannien), S. Saravia (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, Chile), R. Behrend (Observatoire de Genève, Schweiz), S. Mottola (DLR, Tyskland), E. García Melendo (Fundació Privada Observatori Esteve Duran, Institut de Ciències de I'Espai (CSIC-IEEC), Spanien), V. Peris (Observatori Astronòmic, Universitat de València (OAUV), Spanien), J. Fabregat (OAUV, Spanien), J. M. Madiedo ( Universidad de Huelva, Facultad de Ciencias Experimentales, Spanien), L. Cuesta (Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), Spanien), M. T. Eibe (CSIC-INTA, Spanien), A. Ullán (CSIC-INTA, Spanien), F. Organero ( Observatorio astronómico de La Hita, Spanien), S. Pastor (Observatorio de la Murta, Spanien), J. A. de los Reyes (Observatorio de la Murta, Spanien), S. Pedraz (Calar Alto-observatoriet, Centro Astronómico Hispano Alemán, Spanien), A. Castro (Sociedad Astronómica Malagueña, Centro Cultural José María Gutiérrez Romero, Spanien), I. de la Cueva (Astroimagen, Spanien), G. Muler (Observatorio Nazaret, Spanien), I. A. Steele (Liverpool JMU, Storbritannien), M. Cebrián (Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Spanien), P. Montañés-Rodríguez (IAC, Spanien), A. Oscoz (IAC, Spanien), D. Weaver (Observatório Astronomico Christus, Colégio Christus, Brasilien), C. Jacques (Observatório CEAMIG-REA, Brasilien), W. J. B. Corradi (Departamento de Física – Instituto de Ciências Exatas – Universidade Federal de Minas Gerais (ICEx–UFMG), Brasilien), F. P. Santos (Departamento de Física, ICEx–UFMG, Brasilien), W. Reis (Departamento de Física, ICEx–UFMG, Brasilien), A. Milone (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE-MCT), Brasilien), M. Emilio (Universidade Estadual de Ponta Grossa, O.A. – DEGEO, Brasilien), L. Gutiérrez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de Mexiko (UNAM), Mexiko), R. Vázquez (Instituto de Astronomía, UNAM, Mexiko) samt H. Hernández-Toledo (Instituto de Astronomía, UNAM, Mexiko).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett europeiskt extremt stort teleskop i 40-metersklass för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Foton av La Silla
• Artikel om TRAPPIST i septembernumret av ESO Messenger
• TRAPPIST:s websida

Kontakter

Bruno Sicardy
LESIA-Observatoire de Paris, CNRS, Université Pierre et Marie Curie
Paris, France
Tel: +33 (0)1 45 07 71 15
Mobil: +33 (0)6 19 41 26 15
E-post: bruno.sicardy@obspm.fr

Emmanuel Jehin
Institut d'Astrophysique de I'Université de Liège,
Liège, Belgium
Tel: +32 (0)4 3669726
E-post: ejehin@ulg.ac.be

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1142 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.