Die Bezeichnung von Pluto, die einst als der äußerste Planet des Sonnensystems galt, wurde 2006 von der Internationalen Astronomischen Union geändert, da viele neue Objekte des Kuipergürtels entdeckt wurden, deren Größe vergleichbar war. Trotzdem bleibt Pluto eine Quelle der Faszination und ein Schwerpunkt von großem wissenschaftlichen Interesse. Und selbst nach dem historischen Vorbeiflug der New Horizons-Sonde im Juli 2015 bleiben viele Rätsel offen.
Darüber hinaus hat die fortlaufende Analyse der NH-Daten neue Rätsel aufgedeckt. Eine kürzlich von einem Team von Astronomen durchgeführte Studie ergab beispielsweise, dass eine Umfrage des Chandra-Röntgenobservatoriums das Vorhandensein einiger ziemlich starker Röntgenemissionen von Pluto ergab. Dies war unerwartet und veranlasst Wissenschaftler, ihre Gedanken über Plutos Atmosphäre und ihre Wechselwirkung mit dem Sonnenwind zu überdenken.
In der Vergangenheit wurden viele Sonnenkörper beobachtet, die Röntgenstrahlen emittierten, die das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und neutralen Gasen (wie Argon und Stickstoff) waren. Solche Emissionen wurden von Planeten wie Venus und Mars (aufgrund des Vorhandenseins von Argon und / oder Stickstoff in ihrer Atmosphäre), aber auch von kleineren Körpern wie Kometen nachgewiesen, die durch Ausgasung Halos erhalten.
Seit die NH-Sonde 2015 ihren Vorbeiflug an Pluto durchführte, war den Astronomen bewusst, dass Pluto eine Atmosphäre hat, deren Größe und Dichte sich mit den Jahreszeiten ändert. Wenn der Planet während seiner 248-jährigen Umlaufzeit - einer Entfernung von 4.436.820.000 km, 2.756.912.133 Meilen von der Sonne entfernt - das Perihel erreicht, verdickt sich die Atmosphäre aufgrund der Sublimation von gefrorenem Stickstoff und Methan an der Oberfläche.
Das letzte Mal, dass Pluto im Perihel war, war am 5. September 1989, was bedeutet, dass es noch Sommer war, als NH seinen Vorbeiflug machte. Während der Untersuchung von Pluto entdeckte die Sonde eine Atmosphäre, die hauptsächlich aus Stickstoffgas (N²) und Methan (CH) bestand4) und Kohlendioxid (CO²). Die Astronomen beschlossen daher, mithilfe des Chandra-Röntgenobservatoriums nach Anzeichen von Röntgenemissionen aus Plutos Atmosphäre zu suchen.
Vor dem Vorbeiflug der NH-Mission erwarteten die meisten Modelle der Pluto-Atmosphäre eine recht lange Ausdehnung. Die Sonde stellte jedoch fest, dass die Atmosphäre weniger ausgedehnt war und dass ihre Verlustrate hunderte Male niedriger war als von diesen Modellen vorhergesagt. Wie das Team in seiner Studie anzeigte, erwarteten sie daher Röntgenemissionen, die mit den Beobachtungen des NH-Vorbeiflugs übereinstimmten:
„Angesichts der Tatsache, dass die meisten Modelle vor der Begegnung die Atmosphäre von Pluto vorausgesagt hatten, dass sie mit einer geschätzten Verlustrate in den Weltraum von ~ 10 viel umfangreicher sein würde27 bis 1028 mol / s N² und CH4… Wir haben versucht, Röntgenemissionen zu erkennen, die durch neutrale Gasaustauschwechselwirkungen zwischen [Sonnenwind] im neutralen Gas niedriger Dichte um Pluto entstehen “, schreiben sie.
Nach Konsultation der Daten des Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) an Bord von Chandra stellten sie jedoch fest, dass die von Pluto ausgehenden Röntgenemissionen höher waren, als dies möglich wäre. In einigen Fällen wurden starke Röntgenemissionen von anderen kleineren Objekten im Sonnensystem festgestellt, die auf die Streuung von Sonnenröntgenstrahlen durch kleine Staubkörner aus Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff zurückzuführen sind.
Die Energieverteilung, die sie mit Plutos Röntgenstrahlen feststellten, stimmte jedoch nicht mit dieser Erklärung überein. Eine andere Möglichkeit, die das Team anbot, besteht darin, dass sie auf einen Prozess (oder Prozesse) zurückzuführen sein könnten, der den Sonnenwind in der Nähe von Pluto fokussiert, was die Wirkung seiner bescheidenen Atmosphäre verstärken würde. Wie sie in ihren Schlussfolgerungen angeben:
„Die beobachtete Emission von Pluto wird nicht akustisch gesteuert. Aufgrund von Streuung müsste es von einer einzigartigen Population nanoskaliger Trübungskörner stammen, die aus C-, N- und O-Atomen in Plutos Atmosphäre bestehen und unter der Sonneneinstrahlung resonant fluoreszieren. Wird durch Ladungsaustausch zwischen [Sonnenwind] Nebenionen und neutralen Gasspezies (hauptsächlich CH) angetrieben4) aus Pluto entkommen, dann ist eine Verbesserung der Dichte und eine Anpassung der relativen Häufigkeit von [Sonnenwind] -Ionenionen im Wechselwirkungsbereich in der Nähe von Pluto im Vergleich zu naiven Modellen erforderlich. “
Die wahre Ursache dieser Röntgenemissionen dürfte vorerst ein Rätsel bleiben. Sie unterstreichen auch den Bedarf an mehr Forschung, wenn es um dieses entfernte und massereichste Objekt des Kuipergürtels geht. Glücklicherweise werden die Daten der NH-Mission wahrscheinlich jahrzehntelang überflutet und enthüllen neue und interessante Dinge über Pluto, das äußere Sonnensystem und das Verhalten der von unserer Sonne am weitesten entfernten Welten.
Die Studie - die zur Veröffentlichung in der Zeitschrift angenommen wurde Ikarus - wurde von Astronomen des Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik, des Southwest Research Institute (SwI), des Vikram Sarabhai Space Center (VSCC) sowie des Jet Propulsion Laboratory und Ames Research der NASA durchgeführt Center.
