Stjärnförmörkelse mätte plutomåne

Att Pluto har en måne har varit känt sedan 1978. Men den exakta storleken på denna måne Charon, som är döpt efter färjekarlen på floden Styx, har astronomerna inte riktigt haft kläm på. Mellan tummen och pekfingret har man vetat att den är runt hälften så stor som Pluto, vilket gör den till solsystemets största måne relativt sin centralkropp. Förutom denna relativa jätte har Pluto också två nyupptäckta pyttemånar.

Stoppur som måttband

Den 11 juli 2005 hade Charon den goda smaken att passera framför en stjärna. En ljussvag stjärna förvisso, men gott och väl tillräckligt för att astronomerna skulle få en chans att ta fram måttbandet och mäta Charon med stor precision.

Innan denna så kallade ockultation försökte man bestämma både Charons och den ockulterade stjärnans position så exakt som möjligt, för att se om Charons skugga överhuvud taget skulle träffa Jorden, och i så fall var. När det gäller himlakroppar i solsystemet är den zon på Jorden där man kan observera en ockultation lika bred som själva himlakroppen, eftersom den ockulterade stjärnan ligger så ofantligt långt borta i förhållande till objektet. När det gäller asteroidockultationer – som är den vanligaste varianten – så brukar felmarginalen vara en eller ett par asteroiddiametrar.

Denna ockultation skulle bara vara synlig från delar av Sydamerika visade det sig, så det föll bland annat på det Europeiska sydobservatoriet ESO vid Paranal, i den Chilenska Atacamaöknens norra del, att bevaka den.

När ockultationen väl inträffar så tar man i princip tid hur länge stjärnan är dold bakom det objekt man observerar.

– Normalt sett vill man också studera en sån här ockultation från flera olika plaster, säger Johan Warell, astronom vid Uppsala universitet med planeter som sin specialitet. På så sätt kan man studera formen på objektet. Kombinerar man dessa observationer med ljuskurvan, det vill säga hur ljuset varierar när objektet roterar och alltså exponerar olika typer av terräng för observatören, så kan man till och med skapa ett slags karta.

Just för Charon studerade man dessutom hur ljuset avtog och försvann samt hur det kom tillbaka efter passagen bakom Charon. Detta gjorde man för att se om Charon har någon atmosfär.

Bättre än Pluto

Ockultationer som denna är ovanliga på grund av Charons litenhet och dess stora avstånd till Jorden. Charon upptar en yta på himlen motsvarande en enkrona på 100 kilometers håll. Men dels förbättras ständigt instrumentens känslighet, och dels så passerar Pluto–Charon-systemet nu igenom vintergatsbandet, vilket gör att chansen för ockultationer är större än tidigare.

Efter observationen av ockultationen följde ett halvårs beräkningar, och under 2006 års första dagar presenterade man sina resultat. Charon befanns ha en diameter på 1207,2 km, med en felmarginal på 10 km. Detta är något mer än hälften av Plutos 2 274 km.

När forskarna hade fått Charons diameter var det sedan en förhållandevis smal sak att räkna ut dess densitet, täthet, eftersom man kände massan tämligen väl från den observerade påverkan på Pluto som Charon har. Charons densitet visade sig vara 1,71 gånger vattnets, eller 1,71 g/cm3, något mindre än Plutos 2,05. Det betyder att Charon består av ungefär lika delar vattenis och sten. Detta var inget som förvånade astronomerna, men de exakta mätningarna som stjärnockultationen gjorde möjliga betyder att Charons densitet nu är exaktare mätt är Plutos!

Ingen atmosfär

Förutom diameter och densitet gav ockultationen astronomerna också en möjlighet att få reda på om Charon hade någon atmosfär. Det kan tyckas märkligt att så små himlakroppar skulle kunna ha en atmosfär när vår betydligt större och framförallt massivare måne inte har någon. Men de låga temperaturerna i solsystemets yttre gör att gasmolekylerna blir betydligt sävligare än här i de inre, varma delarna. Astronomerna har också sedan länge vetat att Pluto har en atmosfär. Tunn förvisso – bara 0,01 millibar, att jämföra med jordens 1000 millibar – men dock.

Plutos atmosfärs temperaturberoende och det falktum att Plutos bana runt solen är ganska oval gör att atmosfären inte är helt stabil, och sannolikt årstidsberoende.

Teoretiska modeller gav även Charon chansen att ha en ytterligt tunn atmosfär. Data från den nyligen inträffade ockultationen visar dock att Charon sannolikt är atmosfärslös. Om Charon har en extremt uttunnad atmosfär är den högst en hundradel av Plutos.

Man skulle kunna tro att detta gör att New Horizons, den rymdsond NASA i dagarna skickade iväg mot Pluto, kan lämna en eventuell atmosfär runt Charon därhän. Men så är inte nödvändigtvis fallet.

– Det kan snarare vara så att det blir extra intressant att spana om Charon har någon form av atmosfär, säger Johan Warell. Har den det när sonden kommer fram så vet vi att det skett en förändring, vilket vore mycket intressant.

Och med tanke på att Plutos atmosfär verkar tämligen variabel är det inte orimligt att tänka sig något liknande för Charon. det får vi veta när New Horizons kommer fram till Pluto i juli 2015.