Neptunus’ kleinste maantje is mogelijk brok van zijn buur

Astronomie Hippocamp heeft een diameter van slechts 35 kilometer. Mogelijk is het maantje ontstaan uit ijsachtig puin na een komeetinslag.

Neptunus. De foto is gemaakt door de ruimtesonde Voyager 2, die in 1977 werd gelanceerd en in 1989 Neptunus passeerde. Hippocamp is zes jaar geleden ontdekt door de Hubble-ruimtetelescoop.
Neptunus. De foto is gemaakt door de ruimtesonde Voyager 2, die in 1977 werd gelanceerd en in 1989 Neptunus passeerde. Hippocamp is zes jaar geleden ontdekt door de Hubble-ruimtetelescoop. Foto NASA

Het kleinste maantje van de planeet Neptunus is mogelijk een brokstuk van zijn aanzienlijk grotere buurman, Proteus. Dat stelt een onderzoeksteam onder leiding van Mark Showalter van het SETI Institute, waar ook de Nederlands-Amerikaanse planeetwetenschapper Imke de Pater deel van uitmaakt. De belangrijkste aanwijzing is het feit dat de omloopbaan van het maantje (met diameter 35 kilometer) slechts 12.000 kilometer ligt binnen de omloopbaan van Proteus (diameter 408 kilometer). In hun donderdag in Nature gepubliceerde verslag geven de auteurs het in 2013 ontdekte maantje, dat tot nu toe bekendstond als Neptunus XIV, eindelijk ook een ‘echte’ naam: Hippocamp.

De zeven binnenste manen van Neptunus in de juiste onderlinge verhoudingen. Foto Mark R. Showalter, SETI Institute

Neptunus heeft in totaal veertien manen, waarvan de grootste – Triton – een middellijn heeft van ruim 2.700 kilometer. Binnen de omloopbaan van deze maan cirkelen zeven maantjes om de planeet, in grootte variërend van enkele tientallen tot ruim 400 kilometer. Vijf van deze maantjes zijn ontdekt op opnamen die de ruimtesonde Voyager 2 heeft gemaakt, toen deze in 1989 langs de planeet Neptunus scheerde.

Een blik op de onderlinge afstanden van de binnenste zeven maantjes van Neptunus leert dat hun omloopbanen naar buiten toe steeds verder uit elkaar liggen. Alleen de twee buitenste – Hippocamp en Proteus – vallen uit de toon: hun banen liggen opvallend dicht bij elkaar.

Geringe massa

In het verleden moet hun onderlinge afstand zelfs nóg kleiner zijn geweest, vanwege de getijdenkrachten die Neptunus en Proteus op elkaar uitoefenen. Deze zorgen ervoor dat Proteus zich geleidelijk van de planeet verwijdert. Hippocamp heeft daar, vanwege zijn geringe massa, veel minder last van en kan sinds zijn ontstaan – waarschijnlijk enkele miljarden jaren geleden – niet ver zijn opgeschoven.

Dit brengt Showalter en zijn collega’s tot het vermoeden dat er een relatie bestaat tussen beide manen. Een voor de hand liggende mogelijkheid is dat Hippocamp is ontstaan uit ijsachtig puin dat is vrijgekomen bij de inslag van een komeet op Proteus. Daarbij zou zich op enkele duizenden kilometers binnen zijn omloopbaan een ring van puin hebben gevormd, die later samenklonterde tot een maantje.

Litteken van inslag

Het is verleidelijk om te denken dat Pharos, de opvallend grote inslagkrater op Proteus, het litteken van deze inslag is. Maar deze hypothese heeft een zwak punt: Hippocamp bevat veel minder materiaal dan dat er uit het oppervlak van Proteus is weggeslagen. De auteurs kunnen dan ook niet uitsluiten dat het maantje een heel andere oorsprong heeft.

Hippocamp is niet door de Voyager 2 ontdekt. Hij werd zes jaar geleden bij toeval opgespoord op opnamen van de Hubble-ruimtetelescoop die bedoeld waren om de zwakke, onvolledige ringen van Neptunus vast te leggen. Daar was Showalter ook al bij betrokken. Hij gebruikte toen een techniek die vergelijkbaar is met ‘pannen’ – een bewegend object met de camera volgen, zodat het in het midden van het beeldveld blijft. Hij ontwikkelde software die voorspelt waar een hypothetisch maantje in een zekere omloopbaan zich op achtereenvolgende opnamen zou moeten bevinden. De software vervormt deze opnamen vervolgens zo dat het maantje steeds op dezelfde pixel blijft.

Lange belichtingstijd

Door meerdere aldus ‘gecorrigeerde’ opnamen bij elkaar op te tellen, wordt effectief een veel langere belichtingstijd bereikt en worden objecten zichtbaar die normaal gesproken niet boven de beeldruis uitkomen. Met deze techniek heeft Showalter ook maantjes ontdekt bij de planeet Uranus en bij de dwergplaneet Pluto. Verder wist hij het allerbinnenste Neptunus-maantje Naiad weer op te sporen, dat sinds zijn ontdekking in 1989 niet meer was gezien.

Al met al hebben de onderzoekers de naaste omgeving van Neptunus nu zodanig nauwkeurig in kaart gebracht, dat de kans klein is dat er nog maantjes groter dan een kilometer of twintig gevonden zullen worden. Tot op 300.000 kilometer afstand van de planeet zijn zo’n beetje alle mogelijke cirkelbanen in het evenaarsvlak van de planeet nagetrokken. Wel kunnen er nog maantjes zijn die schuine of langgerekte omloopbanen doorlopen.