In een toevalstreffer van kosmische omvang hebben astronomen die op zoek waren naar een mogelijk ‘negende planeet’ aan de uiterste rand van ons zonnestelsel in plaats daarvan twaalf nieuwe maantjes rond Jupiter gevonden.
Voor alle duidelijkheid: dit zijn geen manen als bijvoorbeeld Ganymedes, de grootste maan in het zonnestelsel. Het gaat om piepkleine stukken rots, sommige van amper één kilometer doorsnee, en ze draaien in allerlei vreemde banen rond de reuzenplaneet.
Het team vond de nieuwe maantjes bijna bij toeval, dankzij een samenloop van omstandigheden waarbij Jupiter op één lijn stond met hun eigenlijke onderzoeksobject en dankzij een nieuwe telescooptechnologie die onlangs was geïnstalleerd.
“Heel fascinerend,” zegt planetoloog Doug Hemingway van de University of California in Berkeley. “Dit toont eens te meer aan dat je door het opbouwen van de capaciteit om één bepaald onderwerp te bestuderen, tegelijkertijd nooit weet wat voor andere zaken je zult tegenkomen.”
Planetenspotters
Gewoonlijk is het spotten van nieuwe maantjes rond Jupiter een lastige zaak. Deze kleine stukken rots weerkaatsen vrijwel geen licht, waardoor er zeer krachtige telescopen nodig zijn om ze te kunnen ontwaren. Dat soort telescopen hebben vaak een te klein zichtveld om het hele Jupiter-stelsel met alle manen in één beeld te vatten. Bovendien is Jupiter relatief helder, waardoor de kleine maantjes geheel wegvallen in het felle schijnsel van de gasreus.
Vorig jaar waren Scott Sheppard van de Carnegie Institution for Science en zijn collega’s op zoek naar een potentiële planeet die zich voorbij de omloopbaan van Pluto zou bevindenen die mogelijk zó groot is dat zijn zwaartekracht de omloopbanen van andere, kleinere hemellichamen in die regio verstoort. Het team richtte een van de telescopen van het Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili op een gebied aan de nachthemel en speurde naar speldenprikjes van licht die zich in een omloopbaan rond de zon bewogen.
Maar na enige tijd beseften Sheppard en zijn collega’s dat ze daarbij ook Jupiter in het vizier kregen en besloten ze om van die gelegenheid gebruik te maken.
“We gebruiken nu een nieuwe camera, die nog maareen paar jaar geleden op de telescoop is geïnstalleerd,” zegt Sheppard. “Daarmee kunnen we veel sneller grote gebieden afspeuren, dus hadden we maar vier beelden nodig om de hele omgeving van Jupiter te bestuderen.”
De eerste aanwijzingen voor tien nieuwe maantjes doken in maart 2017 op (twee manen waren al eerder gespot), en de signalen ervan werden een maand later opnieuw opgepikt. Maar het duurt enige tijd voordat de omloopbanen konden worden bevestigd, en pas toen het team Jupiter in mei opnieuw in het vizier had, kon de aanwezigheid van alle manen worden bevestigd en het totaal aantal manen rond de reuzenplaneet tot 79 worden verhoogd.
“Deze kleine buitenmaantjes zijn verreweg het meest voorkomende type manen in het Jupiter-stelsel,” zegt Bonnie Buratti van het Jet Propulsion Laboratory van de NASA. “Het lijkt misschien een wat routineuze ontdekking om deze maantjes aan de toch al grote verzameling manen rond Jupiter toe te voegen, maar dat is absoluut niet zo.”
Achterblijvers
De twaalf nieuwe maantjes variëren in omvang van ongeveer één tot bijna vijf kilometer doorsnee. Twee van de manen bevinden zich relatief dicht bij de planeet en draaien in dezelfde richting rond als de rotatie van Jupiter. Het zijn vermoedelijk overblijfselen van een veel grotere maan, die sinds het ontstaan van het zonnestelsel in de loop van miljarden jaren in kleinere brokken uiteen is gevallen.
Maar negen van de twaalf manen zijn gegroepeerd in drie afzonderlijke clusters die op grote afstand rond de reuzenplaneet draaien, en wel in een ‘retrograde omloopbaan’, oftewel in tegengestelde richting als de rotatie van Jupiter. Evenals de cluster van manen die dichtbij Jupiter is gevonden, gaat het ook hier vermoedelijk om brokstukken van meerdere grotere manen (mogelijk met een doorsnee van vele honderden kilometers) die bij botsingen werden vernietigd.
“Waardoor zijn ze vernietigd? Door een of andere komeet? Een uit zijn baan geraakte asteroïde? Of zijn ze op andere manen binnen het Jupiter-stelsel gebotst?” zo vraagt Sheppard zich af.
Een fascinerende kronkel in het verhaal is het vermoeden dat die oorspronkelijke manen waarschijnlijk helemaal niet tot het eigenlijke Jupiter-stelsel behoorden, maar dat ze in een zeer vroeg stadium van de ontwikkeling van het zonnestelsel zijn ingevangen door de zwaartekracht van de reuzenplaneet.
Dat klinkt misschien vreemd, maar het is zeker niet ongebruikelijk dat kleinere hemellichamen in de loop der tijd in het zwaartekrachtveld van grote planeten gevangen raken, vooral niet tijdens de vroege ontwikkeling van het zonnestelsel, toen de reuzenplaneten naar andere omloopbanen migreerden en daarbij de banen van veel kleinere hemellichamen verstoorden.
Een van de bekendste manen van Saturnus, Phoebe, werd op deze manier ingevangen vanuit de ijzige zone van puin die de Kuipergordel wordt genoemd en die zich voorbij de baan van Neptunus bevindt. Het is misschien geen toeval dat Neptunus’ beroemdste maan, Triton, ook een ingevangen object uit de Kuipergordel is.
“Experts in dynamica geloven dat de omloopbanen van deze buitenste manen, in elk geval de manen die al in een vroeg stadium werden ingevangen, verstoord raakten door de migratie van de gasreuzen,” aldus Buratti.
Vreemd geval
Dan is er nog het merkwaardige kleine maantje Valetudo, de enige van de twaalf die op voorstel van het publiek zijn naam heeft gekregen. In navolging van de officiële naamgevingsregels in de astronomie verwijst die naam naar de mythologie, namelijk naar de Romeinse godin van de gezondheid en properheid.
Net als de twee binnenste maantjes draait Valetudo in dezelfde richting om de planeet als de rotatie van Jupiter. Maar zijn omloopbaan is gekanteld ten opzichte van Jupiters rotatie-as en is bovendien erg elliptisch, zodat het maantje periodiek in de buurt komt van de drie retrograde clusters. Daarom vermoedt Sheppard dat de gefragmenteerde clusters van maantjes het gevolg zijn van botsingen met Valetudo en dat dit vreemde object alles is wat van een oorspronkelijk veel grotere maan is overgebleven.
“Het is alsof je tegen de richting in op de snelweg rijdt,” zegt hij. “Dan is de kans op botsingen heel groot.”
Sheppard nam ook de andere reuzenplaneten onder de loep, maar vond geen nieuwe manen rond Uranus en Neptunus. En dat vindt hij best wel jammer.
“Uranus is namelijk de leukste planeet waaromheen je nieuwe manen kunt vinden,” zegt hij, “want die mag je naar personages uit Shakespeare vernoemen.”
Bekijk ook de fotoserie: Jupiter: 12 adembenemende beelden
