Dwergplaneten: werelden zoals Pluto
Ons zonnestelsel bestaat uit veel meer dan alleen de acht planeten. Ver buiten de banen van de grote planeten bevinden zich talloze kleinere werelden. Sommige daarvan zijn groot genoeg om door hun eigen zwaartekracht bijna rond te zijn, maar zijn niet groot genoeg om hun baan volledig vrij te maken van andere objecten.
Deze werelden noemen we dwergplaneten.
De bekendste is Pluto. Jarenlang werd Pluto beschouwd als de negende planeet van ons zonnestelsel. Sinds 2006 heeft Pluto echter een andere officiële classificatie. Dat veranderde niets aan de wereld zelf, maar wel aan de manier waarop astronomen planeten definiëren.
Pluto is bovendien lang niet de enige dwergplaneet. In de verre delen van het zonnestelsel bevinden zich meerdere bijzondere werelden die ons veel kunnen leren over de vroege geschiedenis van onze kosmische omgeving.
Wat is een dwergplaneet?
Een dwergplaneet is een hemellichaam dat om de zon draait en door zijn eigen zwaartekracht ongeveer rond is geworden.
Daarmee lijkt een dwergplaneet op een gewone planeet.
Er is echter een belangrijk verschil. Een planeet heeft zijn baan rond de zon grotendeels vrijgemaakt van andere objecten van vergelijkbare grootte. Een dwergplaneet heeft dat niet.
Dat betekent niet dat er niets in de buurt van een planeet mag zijn. In de omgeving van de aarde bevinden zich bijvoorbeeld ook asteroïden en andere kleine objecten. Het gaat vooral om de manier waarop een hemellichaam door zijn zwaartekracht de omgeving van zijn baan beheerst.
Waarom is Pluto geen planeet meer?
Pluto werd in 1930 ontdekt en werd jarenlang de negende planeet genoemd.
Toen astronomen in de jaren daarna steeds meer kleine objecten in de buitenste regionen van het zonnestelsel ontdekten, ontstond een probleem.
Sommige van deze objecten leken qua eigenschappen sterk op Pluto. Als Pluto een planeet zou blijven, zouden mogelijk steeds meer vergelijkbare werelden als planeten moeten worden geclassificeerd.
In 2006 stelde de Internationale Astronomische Unie daarom een officiële definitie van een planeet vast.
Pluto voldoet aan twee van de voorwaarden, maar niet aan de eis dat het zijn baanomgeving grotendeels heeft vrijgemaakt.
Daarom wordt Pluto tegenwoordig officieel als dwergplaneet beschouwd.
Pluto: de bekendste dwergplaneet
Pluto bevindt zich in de Kuipergordel, een groot gebied met ijsachtige en rotsachtige objecten voorbij de baan van Neptunus.
De dwergplaneet is veel kleiner dan de aarde. Toch is Pluto geologisch interessanter gebleken dan lange tijd werd gedacht.
Toen de ruimtesonde New Horizons in 2015 langs Pluto vloog, kregen wetenschappers voor het eerst gedetailleerde beelden van het oppervlak.
Daarop waren bergen, vlaktes, kraters en grote gebieden met verschillende kleuren en structuren zichtbaar.
Pluto bleek geen eenvoudige bevroren rots te zijn.
Het hart van Pluto
Een van de opvallendste kenmerken op Pluto is een enorme, lichtgekleurde vlakte die de bijnaam Sputnik Planitia heeft gekregen.
Het gebied maakt deel uit van een veel grotere hartvormige structuur die op foto’s van New Horizons direct opvalt.
Sputnik Planitia bestaat grotendeels uit bevroren stikstof.
Het oppervlak bevat bovendien veelhoekige patronen die waarschijnlijk ontstaan door langzaam bewegend ijs. Het materiaal gedraagt zich daar onder de omstandigheden op Pluto anders dan gewoon ijs op aarde.
De hartvormige structuur is daardoor niet alleen mooi om te zien, maar vertelt ook iets over de geologische activiteit van Pluto.
Bergen van waterijs
Pluto heeft ook bergen.
Dat klinkt misschien vreemd op een wereld waar temperaturen extreem laag zijn, maar waterijs gedraagt zich bij die temperaturen veel meer als stevig gesteente.
De bergen op Pluto kunnen daardoor bestaan uit waterijs dat zo hard is dat het de korst van de dwergplaneet vormt.
Sommige berggebieden zijn enkele kilometers hoog.
Andere delen van Pluto bestaan uit uitgestrekte vlaktes en gebieden met ingewikkelde patronen.
Een dunne atmosfeer
Pluto heeft zelfs een zeer dunne atmosfeer.
Die bestaat voornamelijk uit stikstof, met kleinere hoeveelheden andere stoffen zoals methaan.
De atmosfeer is echter niet altijd even uitgebreid.
Omdat Pluto een sterk elliptische baan rond de zon heeft, verandert de afstand tot de zon behoorlijk. Wanneer Pluto dichter bij de zon staat, kan een deel van het ijs aan het oppervlak verdampen en tijdelijk een atmosfeer vormen.
Wanneer Pluto verder van de zon staat, kan een deel van dat gas weer bevriezen en op het oppervlak neerslaan.
De atmosfeer van Pluto is daardoor verbonden met de seizoenen en de afstand tot de zon.
Pluto heeft vijf bekende manen
Pluto heeft meerdere natuurlijke satellieten.
De grootste is Charon.
Charon is bijzonder groot in verhouding tot Pluto. De twee hemellichamen draaien zelfs rond een gemeenschappelijk zwaartepunt dat zich buiten Pluto bevindt.
Daarom wordt het Pluto-Charon-systeem soms gezien als een dubbel systeem.
Naast Charon heeft Pluto nog vier kleinere bekende manen: Styx, Nix, Kerberos en Hydra.
Deze kleine manen werden vooral duidelijk zichtbaar dankzij waarnemingen met ruimtetelescopen en de New Horizons-missie.
Charon: een bijzondere begeleider
Charon is ongeveer half zo groot als Pluto.
Dat is uitzonderlijk groot voor een maan in verhouding tot de planeet of dwergplaneet waar hij omheen draait.
Vanaf Pluto zou Charon steeds ongeveer aan dezelfde kant van de hemel staan. Pluto en Charon zijn namelijk door getijdenkrachten zo op elkaar afgestemd dat ze allebei steeds dezelfde zijde naar elkaar richten.
Dat wordt dubbele getijdenvergrendeling genoemd.
Het Pluto-Charon-systeem is daardoor heel anders dan bijvoorbeeld het systeem van de aarde en onze maan.
Er zijn meer dwergplaneten
Pluto is slechts één van de bekende dwergplaneten.
Andere bekende voorbeelden zijn Ceres, Eris, Haumea en Makemake.
Deze werelden bevinden zich niet allemaal op dezelfde plek.
Ceres bevindt zich in de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter, terwijl Pluto, Eris, Haumea en Makemake zich in de verre buitengebieden van het zonnestelsel bevinden.
Elke dwergplaneet heeft daardoor een eigen verhaal.
Ceres: een dwergplaneet tussen de planeten
Ceres is bijzonder omdat hij zich veel dichter bij de zon bevindt dan Pluto.
De dwergplaneet bevindt zich in de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter.
Ceres is het grootste object in die gordel en is groot genoeg om door zijn eigen zwaartekracht ongeveer rond te zijn.
De ruimtesonde Dawn onderzocht Ceres jarenlang van dichtbij.
De missie liet een wereld zien met kraters, heldere afzettingen en aanwijzingen voor een ingewikkelde geologische geschiedenis.
Eris: een wereld die Pluto veranderde
Eris is een van de belangrijkste objecten in het verhaal van Pluto.
Deze verre wereld werd in 2005 ontdekt en bleek qua massa vergelijkbaar met of groter dan Pluto.
De ontdekking maakte de vraag wat precies een planeet is nog ingewikkelder.
Als Pluto een planeet was, waarom zou Eris dat dan niet zijn?
De discussie over deze objecten droeg uiteindelijk bij aan de nieuwe definitie van een planeet in 2006.
Eris werd, net als Pluto, als dwergplaneet geclassificeerd.
Haumea: een vreemde vorm
Haumea is een van de meest bijzondere dwergplaneten.
De wereld draait zeer snel om zijn eigen as. Daardoor is Haumea niet mooi bolvormig, maar sterk langgerekt.
Haumea heeft bovendien een opvallend ringsysteem en twee bekende manen.
De snelle rotatie is waarschijnlijk het gevolg van een grote botsing in het verleden.
Haumea laat daardoor zien dat dwergplaneten niet allemaal eenvoudige ronde ijswerelden zijn.
Makemake: een koude wereld
Makemake bevindt zich eveneens in de Kuipergordel.
De dwergplaneet heeft een zeer koud oppervlak en draait op grote afstand rond de zon.
Op het oppervlak bevinden zich waarschijnlijk bevroren vluchtige stoffen, waaronder methaan.
Makemake is vanaf de aarde moeilijk te onderzoeken, maar telescopen hebben wel informatie kunnen verzamelen over de samenstelling en atmosfeer van de wereld.
De Kuipergordel
Veel dwergplaneten bevinden zich in de Kuipergordel.
Dit is een groot gebied voorbij de baan van Neptunus waarin zich talloze kleine ijsachtige objecten bevinden.
De Kuipergordel kan worden gezien als een soort overblijfsel uit de vormingsperiode van het zonnestelsel.
Veel objecten daar zijn relatief weinig veranderd sinds de vroege geschiedenis van onze kosmische omgeving.
Door deze werelden te bestuderen, kunnen wetenschappers daarom aanwijzingen vinden over hoe het zonnestelsel miljarden jaren geleden is ontstaan.
Waarom zijn deze kleine werelden zo interessant?
Dwergplaneten zijn klein vergeleken met Jupiter of de aarde, maar hun wetenschappelijke waarde is groot.
Omdat veel van deze werelden zo ver van de zon staan, zijn ze koud en bevatten ze materialen die tijdens de vorming van het zonnestelsel bewaard kunnen zijn gebleven.
Hun oppervlakken kunnen informatie bevatten over processen die miljarden jaren geleden plaatsvonden.
Bovendien laten dwergplaneten zien dat de grens tussen een grote maan, een dwergplaneet en een kleine planeet niet altijd eenvoudig is.
Hoe worden dwergplaneten ontdekt?
Veel verre objecten zijn ontdekt met krachtige telescopen.
Astronomen maken meerdere foto’s van hetzelfde gebied aan de hemel. Een object dat tussen de sterren lijkt te bewegen, kan vervolgens verder worden onderzocht.
Door de baan van zo’n object jarenlang te volgen, kunnen wetenschappers bepalen hoe het rond de zon beweegt.
Daarna kunnen eigenschappen zoals grootte, massa en vorm worden onderzocht.
Sommige objecten zijn pas ontdekt nadat nieuwe telescopen veel grotere delen van de hemel konden onderzoeken.
Waarom weten we nog zo weinig?
De meeste dwergplaneten bevinden zich enorm ver van de aarde.
Zelfs met krachtige telescopen zien we vaak slechts een klein lichtpuntje.
Voor details van het oppervlak zijn ruimtesondes veel geschikter.
Tot nu toe hebben slechts enkele dwergplaneten bezoek gekregen van een ruimtesonde. Ceres werd uitgebreid onderzocht door Dawn en Pluto door New Horizons.
Veel andere dwergplaneten moeten we voorlopig vooral met telescopen bestuderen.
Dwergplaneten en de vroege geschiedenis van het zonnestelsel
De buitenste regionen van het zonnestelsel bevatten waarschijnlijk materiaal dat al vroeg in de geschiedenis van ons planetenstelsel aanwezig was.
Toen de planeten ontstonden, werden veel objecten door zwaartekracht naar andere banen verplaatst.
Sommige kleinere werelden bleven echter in de buitenste gebieden achter.
Daarom kunnen dwergplaneten een soort tijdcapsules zijn.
Niet letterlijk onveranderd, want ook deze werelden kunnen geologische processen meemaken. Maar hun samenstelling en banen kunnen aanwijzingen geven over de omstandigheden waarin het zonnestelsel ontstond.
Zijn er nog meer dwergplaneten?
Waarschijnlijk wel.
Astronomen hebben veel objecten ontdekt die mogelijk groot genoeg zijn om door hun eigen zwaartekracht ongeveer rond te zijn.
Voor sommige objecten weten we nog niet genoeg om ze officieel als dwergplaneet te classificeren.
Nieuwe waarnemingen kunnen daar in de toekomst verandering in brengen.
Het aantal bekende dwergplaneten kan dus nog toenemen.
Kleine werelden met grote verhalen
Het woord ‘dwergplaneet’ klinkt misschien alsof het om een onbelangrijke categorie gaat.
Maar Pluto, Ceres, Eris, Haumea en Makemake laten juist zien hoeveel variatie er in ons zonnestelsel bestaat.
De ene wereld heeft een complexe atmosfeer en enorme ijsvlaktes, de andere heeft een bijzonder ringsysteem of bevindt zich tussen duizenden asteroïden.
Deze objecten zijn klein, maar hun geschiedenis kan miljarden jaren teruggaan.
Pluto veranderde onze kijk op planeten
De verandering van Pluto van planeet naar dwergplaneet betekende niet dat Pluto minder interessant werd.
Integendeel.
De ontdekking van steeds meer objecten in de buitenste regionen van het zonnestelsel liet zien dat onze oude indeling te eenvoudig was.
Door onderscheid te maken tussen planeten en dwergplaneten kunnen astronomen verschillende soorten werelden beter beschrijven.
Pluto blijft daardoor een belangrijk onderdeel van ons begrip van het zonnestelsel.
Een zonnestelsel vol kleine werelden
Wanneer we naar het zonnestelsel kijken, denken we vaak eerst aan de acht planeten.
Daar omheen bevindt zich echter een enorme verzameling kleinere werelden.
Dwergplaneten vormen een bijzondere groep binnen die verzameling. Ze zijn groot genoeg om door hun eigen zwaartekracht ongeveer rond te worden, maar hebben hun omgeving rond hun baan niet op dezelfde manier gedomineerd als de acht planeten.
Van Pluto en Charon tot Ceres, Eris, Haumea en Makemake: iedere wereld heeft zijn eigen eigenschappen en geschiedenis.
De verborgen werelden aan de rand
De ontdekking van Pluto was nog maar het begin.
Achter Neptunus bevindt zich een uitgestrekt gebied vol ijsachtige en rotsachtige objecten. Sommige zijn klein en onregelmatig, terwijl andere groot genoeg zijn om als dwergplaneet te worden beschouwd.
Ruimtesondes zoals New Horizons hebben laten zien dat deze verre werelden veel complexer kunnen zijn dan we vanaf de aarde konden vermoeden.
Er wachten waarschijnlijk nog meer ontdekkingen.
Dwergplaneten herinneren ons eraan dat het zonnestelsel niet ophoudt bij de acht grote planeten. Achter die bekende werelden bevindt zich een enorme verzameling kleine, koude en vaak verrassend actieve werelden.
En misschien kennen we op dit moment nog maar een klein deel van alles wat daar te vinden is.