IJs voorbij Neptunus; Gordel van hemellichamen tussen buitenplaneten wordt breder

IN HET GEBIED TUSSEN de banen van Neptunus en Pluto zijn nu 42 hemellichamen met een diameter van zo'n 100 tot 400 kilometer ontdekt. Het zijn werelden die voor een groot deel uit ijs bestaan en te klein zijn om ze tot de wereld van de planeten te kunnen rekenen.

Ze zijn echter te groot om ze in te delen bij de onnoemlijk veel grotere groep van de - op nog veel grotere afstanden rondzwervende - kometen. De objecten bevolken een gebied dat de Kuipergordel wordt genoemd (naar een Nederlandse astronoom) en zich uitstrekt tussen ongeveer 30 en 50 astronomische eenheden (1 AE is gelijk aan de afstand van de aarde tot de zon).

Amerikaanse astronomen zijn er onlangs in geslaagd van één zo'n ijswereld, 1993 SC, een infraroodspectrum op te nemen. Dat lukte nadat het object een uur lang was waargenomen met de 10 meter Keck-telescoop op Hawaii, de meest lichtsterke telescoop ter wereld. Het spectrum vertoont enkele opvallende absorpties, die wijzen op de mogelijke aanwezigheid van ijs van lichte koolwaterstoffen, zoals methaan, ethaan, ethyleen of acetyleen. Het spectrum lijkt bovendien veel op dat van Pluto en de grote Neptunusmaan Triton, hetgeen opnieuw het denkbeeld ondersteunt dat Pluto en Triton in feite niet tot de wereld van de planeten behoren, maar de twee allergrootste ijsbollen van de Kuipergordel zijn (Science, 9 mei).

De ijswerelden in de Kuipergordel hebben ruwweg cirkelvormige banen die in het hoofdvlak van het planetenstelsel liggen. De twee laatstontdekte objecten blijken zich echter niet aan deze regels te houden. Hun baanvlak maakt een forse hoek, van 24ß8 en 32ß8, met het genoemde hoofdvlak en hun baan is sterk elliptisch. Het eerste buitenbeentje, 1996TL66, verwijdert zich hierdoor tot op ongeveer 160 AE van de zon en het tweede, 1996RQ20, tot op ongeveer 90 AE. Bovendien zijn beide erg groot: met hun diameter van 450 tot 500 km zijn het de twee grootste niet-planetaire ijswerelden die tot nu toe zijn gevonden.

In Nature van 5 juni wijzen de ontdekkers van het eerste object er op dat het gebied van de ijswerelden zich dus veel verder uitstrekt dan tot nu toe werd aangenomen. Object 1996TL66 werd ontdekt nadat slechts een klein stukje hemel was afgezocht, hetgeen impliceert dat er veel méér van deze soort moeten zijn. Daarop wijst ook het feit dat deze ijswereld werd ontdekt toen hij zich bijna in het meest nabije punt van zijn baan bevond. De onderzoekers schatten op grond van voorzichtige statistiek - het gaat tenslotte maar om één object - dat er een slordige 6.400 ijswerelden van dit formaat kunnen zijn. Tezamen vertegenwoordigen zij dan een hoeveelheid massa die twee tot acht maal zo groot is als die van de populatie in de 'klassieke' Kuipergordel.

Astronomen denken dat de bewoners van de gewone Kuipergordel zich altijd in dit gebied hebben opgehouden en ook ooit (4,6 miljard jaar geleden) in dit gebied zijn ontstaan. Deze ijzige klonters materie, die zich niet konden verenigen tot een planeet, zijn wellicht de meest ongerepte objecten in het zonnestelsel. De ijswerelden die nu in zeer langgerekte banen bewegen, zouden iets dichter bij de zon zijn ontstaan, in het gebied waar zich nu Uranus en Neptunus bevinden, en kort daarna door Neptunus in elliptische banen zijn geslingerd.

De Amerikaanse astronoom Martin Duncan en zijn Canadese collega Harold Levison laten in Science van 13 juni zien hoe dit in zijn werk kan zijn gegaan. Met behulp van een computermodel bestudeerden zij het gedrag van 2.200 massaloze 'testdeeltjes' die zich na het ontstaan van het planetenstelsel in de buurt van Neptunus bevonden. De computersimulaties laten zien dat deze planeet de ijsbollen al snel in langgerekte banen stuurde die hoeken tot enkele tientallen graden met het baanvlak van de planeten maakten, precies zoals de banen van de twee hierboven genoemde buitenbeentjes.

Ook deze astronomen schatten dat zich nog ruim 6.000 ijswerelden tot een paar honderd kilometer diameter buiten de baan van Neptunus verscholen houden. Algemeen wordt aangenomen dat het aantal kleinere ijswerelden in dit gebied vele malen groter is. Het aantal met een diameter van groter dan één kilometer zou in de honderden miljoenen kunnen lopen. Aanvankelijk werd gedacht dat kometen waarvan de baan door Jupiter wordt beheerst afkomstig zijn uit de 'klassieke', smalle Kuipergordel. Volgens Duncan en Levison lijkt het er nu echter meer op dat zulke kometen verwant zijn aan de grote groep ijsballen die ooit door Neptunus zijn weggeslingerd.