Rieth József: Anyagvilág - Háttérinformáció

Almár Iván

A PLÚTÓ ÉS VIDÉKE - ŰRSZONDA A NAPRENDSZER SZÉLÉN

Tartalomjegyzékhez < Világképem     

Folytatjuk a Plútó és környezete megismerésének az előző számban megkezdett történetét. Figyelemre méltó, hogy a XX. század közepe óta - elsősorban a bolygókutató űrszondáknak köszönhetően - milyen óriási mértékben gazdagodtak a Napra, a nagybolygókra és holdjaikra, a törpebolygókra, kisbolygókra, az üstökösökre, valamint a bolygóközi porra és plazmára vonatkozó ismereteink. A földi és az űrtávcsövek fejlődésének következtében valamivel többet tudunk ma már a Plútóról is, de azért a Naprendszernek ez a nagyon távoli vidéke még ma is „terra incognita". Talán holnap már nem lesz az.

A legjobb, földi távcsővel készített színes felvétel a Plútóról (és egy Hubble, valamint New Horizons kép)

Az akkor még kilencedik nagybolygónak nevezett Plútó 1979 és 1999 között közelebb keringett a Naphoz, mint a nyolcadik nagybolygó, a Neptunusz. A hozzá képest hatalmas Neptunusz 3:2 rezonáns pályára kényszeríti külső szomszédját, mégpedig úgy, hogy csak akkor közelíthetik meg egymást, amikor a Plútó éppen legmesz-szebb jár a Naptól (aphélíum). Ez gyakorlatilag kizárja, hogy egy igazán közeli találkozás, ütközés létrejöhessen.

Újdonságok

A Plútó viszonylagos közelsége, valamint a földi távcsövek teljesítőképességének növekedése lehetővé tette, hogy James Chrísty, a US Naval Observatory munkatársa 1978-ban a Plútó képének kis dudora alapján felfedezze annak legnagyobb holdját, a Charont. A későbbi megfigyelések tisztázták, hogy ugyancsak furcsa párról van szó. Miután sikerült a kettős rendszer komponenseit a felvételeken elkülöníteni, kiderült, hogy a Charon méreteit és tömegét tekintve szinte a Plútó ikertestvére. Átmérője 1207 km (a Plútóé 2390 km), tömege pedig nyolcadrésze a Plútóénak — míg a Föld és kimagaslóan nagy Holdja esetében ez az arány 1:81. Távolságuk is szokatlanul kicsi, a Charon a Plútó tömegközéppontjától átlagosan alig 19 570 km-re kering (ennyi a GPS-holdak távolsága a Földtől). Nem csoda, hogy e két égitest szigorúan kötötten kering közös tömegközéppontjuk körül, vagyis mindig ugyanazt az oldalukat fordítják egymás felé. A keringési idő csak 6,387 nap.

Felszínük, színük és légkörük azonban különböző lehet. A Plútó színe vöröses, a Charoné szürke. A Plútót időnként, amikor közel jár a Naphoz, vékony metán- és nitrogénlégkör övezi, amely naptávolban megfagy és lecsapódik a felszínre. A Charonnak nincs légköre, valószínűleg folyamatosan jég borítja, és belseje is főleg jégből áll. A mai elképzelések szerint a Charon anyagát valószínűleg egy viszonylag nagy égitest becsapódása szakíthatta ki az ős-Plútóból, valamikor a bolygórendszer születése idején.

Tulajdonképpen nagy meglepetést keltett, amikor néhány évvel ezelőtt kiderült, hogy e „kettős bolygó" körül további kis holdak keringenek. Ki gondolta volna, hogy ez lehetséges? 2005-ben azonban M. Mutchler a Hubble-űrtávcső egyik felvételén észrevett két apró holdat, amelyek a Charonnal egy pályasíkban, de 50-60 ezer km távolságra keringenek a Plútó-Charon rendszerben. Ezek később a Hydra, illetve a Nix nevet kapták. Átmérőjük a fényességük alapján 40 és 160 km között lehet. 2011-ben, illetve 2012-ben ugyancsak a Hubble-űrtávcső fényképein fedeztek fel két további holdacskát, ezek neve Kerberos, illetve a Styx lett. Így a Plútónak összesen már öt holdjáról tudunk, ami meglepő egy ilyen, a földszerű bolygókhoz képest is kicsiny bolygó esetében. Az a tény, hogy ezek a holdak gyakorlatilag egy síkban keringenek, azt jelenti, hogy egyikük sem befogott („kaptált") égitest, hanem valószínűleg egyidejűleg jöttek létre.

A felvétel, amelyen a Charon-holdat felfedezték (a baloldali képen látható kidudorodás formájában)

Törpebolygővá lefokozva

A Plútóról az utóbbi 9 évben megjelent cikkek sohasem mulasztják el hangsúlyozni, hogy a Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) 2006-os prágai döntése alapján „megszűnt bolygó lenni". Valóban így van-e, és valóban akkora jelentősége lenne a dolognak, hogy érdemes mind a mai napig széles körben vitatni a „lefokozást"?

A döntés maga a legilletékesebb szakmai testület közgyűlésén született, miután egy előkészítő bizottság előzetesen értékelte a helyzetet. Ekkor már nyilvánvaló volt, hogy a Neptunuszon túl számos a Plútóhoz hasonló méretű és tömegű, a Nap körüli pályán keringő égitest található. Sőt van köztük olyan is, amely egyértelműen nagyobb a Plútónál. Ezek után joggal kérdezhette bárki, hogy miért nevezzük egyedül a Plútót a Neptunuszon túli bolygónak? Az IAU végül úgy oldotta fel a problémát, hogy a Naprendszeren belül létrehozta a „törpebolygók" kategóriáját, és a Plútót, az Erist, a hozzájuk hasonló tömegű és ugyancsak gömb alakú Ceres kisbolygót, valamint a Neptunuszon túl keringő nagyobb égitestek közül még kettőt (Makemake és Haumeá) ebbe a típusba sorolta. A Plútó ennek megfelelően — a kisbolygókhoz hasonlóan — számot is kapott: Í34340 Pluto. Azt, hogy ennek az ártatlannak tűnő átsorolásnak különösen az amerikai sajtóban ilyen elkeseredett ellenzői lesznek, valószínűleg a csillagászok sem gondolták a prágai kongresszuson.

A New Horizons-űrszonda műszerei

Úgy érzem, hogy a probléma elsősorban az angol csillagászati terminológiából adódik. Angolul a nagybolygó egyszerűen „planet", a kisbolygó pedig „asteroid", ami szó szerint „csillagszerűt" jelent. (Ez az elég szerencsétlen szó abból ered, hogy a régi távcsövekkel ezek korongját sohasem lehetett észlelni, vagyis a kisbolygók mozgó csillagnak tűntek. Sajnos magyarul is egyre gyakrabban emlegetik a kisbolygókat aszteroidaként, és ezt úgy értelmezik, hogy tehát „nem bolygó".) Más nyelvekben, például németül is létezik a „nagybolygónak" illetve „kisbolygónak." megfelelő elnevezés — ami sokkal ésszerűbb, mivel így senkinek nem jut eszébe, hogy egy kisbolygó ne lenne bolygó.

Egyébként a csillagászatban egységesen elfogadott az a felosztás, hogy méretüktől és tömegüktől függően a csillagok között is vannak „óriáscsillagok" és „törpecsillagok". Senki sem vitatja, hogy az igen gyakori törpecsillagok szintén csillagok!

A New Horizons a Plútónál (fantáziakép)

A bolygók szabályos felosztása tehát csökkenő méreteik sorrendjében 2006 óta a következő: óriásbolygók, földszerű bolygók, törpebolygók és kisbolygók. (A négy óriás és a négy földszerű bolygót közös névvel nagybolygónak is nevezhetjük.) Hangsúlyoznám, hogy természetesen mindegyikük „bolygó", mivel közvetlenül a Nap körül keringenek. (Az más kérdés, hogy „lefelé", vagyis a legkisebb kisbolygók és a nagy meteorok között nincs definiálva a határvonal.) A „lefokozás" tehát mindössze annyit jelent, hogy — megismerve a Plútó valódi tömegét és átmérőjét — a nagybolygók közül kivették, és a törpebolygók közé sorolták ezt az égitestet. Az USA-ban talán azért okozott akkora felzúdulást ez az átsorolás, mert a Plútó volt korábban az egyetlen, amerikaiak által keresett és felfedezett nagybolygó.

Közelít a New Horizons

 Plútó felé küldött első űrszonda, az amerikai New Horizons („Új látóhatárok") rövid időn belül eléri elsődleges célját, és elrepül a törpebolygó mellett. Ennek a joggal páratlannak nevezhető eseménynek igen hosszú előtörténete van. Már az 1970-es években felmerült a gondolat, hogy a Voyager-1 űrszondát egy újabb pályamanőverrel a Szaturnusz körzetéből a Plútó felé küldenék, de ez elmaradt. Később a NASA komolyan foglalkozott egy Pluto-Kuíper Express nevű űrszonda tervével. Ezt úgy indították volna, hogy akkor érje el a Plútót, amikor az napközeiben járva még viszonylag sűrű légkörrel rendelkezett. Végül a terv elbukott a más bolygókutató szondákkal folytatott versenyben.

Időközben az űrtechnika olyan gyorsan fejlődött, hogy reális célkitűzéssé vált egy kisméretű, de gazdagon felműszerezett, viszonylag olcsó űrszonda indítása a Neptunuszon túli, Kuiper-övnek is nevezett térségbe, amelyben már százával fedezték fel az új égitesteket (ezeket KBO-knak, Kuiper Beit Objecteknek, vagy TNO-knak, vagyis Trans Neptunian Objecteknek nevezik). Az 1990-es években a NASA négy ilyen küldetés tervével is foglalkozott, de mind lekerült a napirendről. A New Horizons-javaslat 2001-ből származik, és még abban az évben el is döntötték, hogy megépítik, sőt azt is, hogy legkésőbb 2006-ban el kell indítani. A New Horizonsnak ugyanis — szinte valamennyi bolygóközi szondához hasonlóan — útközben szüksége volt ellendítő manőverekre, és az ehhez legalkalmasabb Jupiter később már arrébb haladva nem állt volna rendelkezésre.

A New Horizons startjára 2006. január 19-én Atlas V-hordozórakétával került sor. Indításkor ez a szonda jobban felgyorsult, mint bármely korábbi társa: elérte az 57 600 km óránkénti sebességet. Mindössze 9 óra múlva eljutott a Holdig (tízszer kevesebb idő alatt, mint az Apolló-űrhajók!), és 13 hónap elteltével már a Jupiter közelében repült. Ezt az utat annak idején a Gali-leo ötször, a Cassini háromszor annyi idő alatt tette meg. 2014. augusztus 25-én érte el a Neptunusz pályájának távolságát — véletlenül éppen 25 évvel azután, hogy a Voyager-2 elrepült a legkülső nagybolygó, a Neptunusz mellett. Még így is 9 és fél év kellett ahhoz, hogy a Plútó közelébe jusson!

Bár maga a megközelítés csak rövid ideig tart, a New Horizons (amelynek műszaki paramétereiről részletesen mostani számunk hátlapján írunk — a Szerk.) mégis hónapokig vizsgálja majd a Plútót és környezetét. Több hosszú „altatási" időszak után a szondát 2014 nyarán felébresztették, elsősorban azért, hogy célpontjának helyzetét pontosítsa. Ez segített a további navigációban. 2014 decemberében ébresztették fel utoljára, hogy megkezdődhessen a két évre tervezett aktív időszak. A legnagyobb közelség, vagyis a várva várt nap 2015. július 14-e (közép-európai idő szerint 15-e) lesz, ekkor a New Horizons csak 12 500 km-re repül el a Plútó mellett, amelynek sötét oldala felett száguld el úgy, hogy közben annak esetleg még észlelhető légkörét átvilágítja majd a mögötte lévő Nap. Ekkor távolsága a Földtől 4,8 milliárd km lesz.

A Plútó pályája

A komoly vizsgálatok a megközelítés előtt 21 nappal kezdődnek. Többek között felfedezésre vár, hogy van-e a bolygónak magnetoszférája, csóvája, továbbá holdak, gyűrűk és egyéb törmelékek után kutatnak majd a Plútó körül. Az utolsó két nap legfontosabb feladata lesz a két nagy égitest felszínének részletes feltérképezése. A Plútó-felvételek felbontása elérheti a 70 métert. Csak infravörös mérést legalább 60 ezer helyről kívánnak végrehajtani. Elképzelhető, hogy milyen óriási mennyiségű adat gyűlik majd össze! Ugyanakkor az adatok lesugárzása csak 2000 bit/sec sebességgel történhet, mivel mindössze egy 12 wattos adó áll rendelkezésre. Éppen ezért a teljes adatmennyiségnek a Földre juttatása 2016 őszéig is eltarthat.

A New Horizons programja ezzel még nem ér véget. Ugyanis kezdettől fogva az volt a feladat, hogy az űrszonda legalább még egy KBO-t közelről megvizsgáljon. A halvány célpont megtalálása nem volt egyszerű, ezért a Hubble-űrtávcsőre bízták. Tavaly októberre a HST talált is három megfelelőnek tűnő égitestet, amelyek irányába a Plútó vonzása segítségével el lehet téríteni az űrszondát. A kisbolygók átmérője 30 és 55 km közötti. Valószínűleg csak később, augusztusban lesz döntés arról, hogy — figyelembe véve a megmaradó üzemanyagot és a pályák helyzetét — melyik lesz a következő célpont.

Befejezésül még egy érdekességről kívánunk röviden beszámolni. A New Horizons a két Pioneer- és a két Voyager-szonda után az ötödik űrszonda lesz, amely elhagyja a Naprendszert és kilép a csillagközi térbe. Valamennyi elődjére felszerelték annak idején „az emberiség üzenetét" azzal a reménnyel, hogy azt valamikor idegen értelmes lények felfedezhetik és megfejthetik. A New Horizonson jelenleg nincs ilyen üzenet, de még lehet. Jon Lomberg, aki annak idején közreműködött a Voyager-szondákon elhelyezett üzenetek tervezésében is, elhatározta, hogy ezt a hiányt pótolni kell. Ezért elindította a One-Earth Message elnevezésű projektet, amelynek keretében az interneten keresztül az egész világról gyűjti az üzeneteket. Ezeket rendezve 2016 vége felé, amikor a New Horizons már befejezte a Plútónál regisztrált adatok lesugárzását a Földre, a Deep Space Network antennái segítségével felsugározná az egész üzenetet a távoli űrszonda ki-üresíthető memóriájába. Azt reméli, hogy valamikor a távoli jövőben egy esetleges szuperintelligens megtalálónak nem okoz majd problémát a memóriaegység kiolvasása és értelmezése.

Tartalomjegyzékhez < Világképem     

------------

Élet és Tudomány ■ 2015/24 ■ 755-757.o.