Eris: kääpiöplaneetta, joka on Plutoa painavampi

Eris: kääpiöplaneetta, joka on Plutoa painavampi

Eris on massiivisin ja toiseksi suurin tunnettu kääpiöplaneetta aurinkokunnassa. Se on myös suurin tunnettu aurinkokunnan kohde, jota mikään avaruusalus ei ole koskaan käynyt lähellä — nimikkeen se ansaitsee yksinkertaisesti siksi, että se sijaitsee niin kaukana kaikesta muusta, mitä kannattaisi käydä katsomassa ensin.

Erisin tekee todella oudoksi eräs ristiriita: se on läpimitaltaan hieman Plutoa pienempi, mutta silti 27 % sitä massiivisempi. Maailma, joka häviää koossa mutta voittaa massassa, on outo asia sulattaa — ja juuri tuollainen kummallisuus pakotti tähtitieteilijät lopulta istumaan alas ja määrittelemään, mikä "planeetta" oikeastaan on.

Tämä määrittelyongelma ei ole sivujuonne Erisin tarinassa — se on koko tarina. Kun Neptunuksen takaa löytyi kappale, joka näytti kokoluokaltaan kilpailevan Pluton kanssa, Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni joutui valinnan eteen: julistaa Eris kymmenenneksi planeetaksi tai vetää uusi raja, joka jättäisi sekä Erisin että Pluton sen toiselle puolelle. Se valitsi rajan, ja Eriksestä tuli syy siihen, että Pluto menetti vanhan asemansa.

Löytö, joka rakentui vanhojen kuvien varaan

Mike Brownin, Chad Trujillon ja David Rabinowitzin tiimi löysi Eriksen 5. tammikuuta 2005 kuvista, jotka oli itse asiassa otettu jo 21. lokakuuta 2003. Hetken, jolloin valo osui teleskooppiin, ja hetken, jolloin joku tunnisti, mitä kuvassa oli, väliin jäi yli vuosi — muistutus siitä, että suuri osa tähtitieteellisistä löydöistä ei tapahdu teleskoopin ääressä vaan myöhemmin, työpöydän ääressä, seulottaessa dataa, jota kukaan ei ollut vielä ehtinyt tarkastaa perusteellisesti.

Palomar Observatory seen from a distance atop its mountain, the site where Eris was discovered
Palomar Observatory in California, where Mike Brown's team spotted Eris in images taken years earlier. Photo: Z3lvs, public domain, via Wikimedia Commons

Nimi valittu kaaokselle

Eris sai nimensä syyskuussa 2006 kreikkalais-roomalaisen riidan ja eripuran jumalattaren mukaan. Osuvampaa valintaa on vaikea kuvitella: juuri tämän kappaleen löytyminen ajoi IAU:n kiistaan Pluton planeettastatuksesta, ja lopulta eripuran jumalatar antoi nimensä sille kappaleelle, joka kiistan aiheutti.

Pienempi läpimitaltaan, painavampi massaltaan

Erisin tarkan koon selvittäminen kesti vuosia. Sen läpimitta mitattiin lopulta arvoksi 2 326 ± 12 km, ja lopulliset tulokset julkaistiin lokakuussa 2011 sen jälkeen, kun tähtitieteilijät ajoittivat, kuinka pitkään Eris peitti kaukaisen tähden valon kulkiessaan sen editse — menetelmä, joka on paljon tarkempi kuin himmeän, etäisen kiekon mittaaminen suoraan teleskoopilla.

Tämä mittaus ratkaisi vertailun Pluton kanssa: Eris on hieman Plutoa pienempi, sillä Pluto mittaa läpimitaltaan 2 376,6 ± 1,6 km, mutta Eris on silti kahdesta massiivisempi. Massaluku perustuu siihen, miten Erisin kuu Dysnomia kiertää sitä — kuun liikettä käytetään planeetan "punnitsemiseen", samaan tapaan kuin tähtitieteilijät tekevät kaikkialla aurinkokunnassa. Dysnomian 15,774 päivän kiertoajan perusteella Eris osoittautuu 27 % Plutoa massiivisemmaksi, vaikka se on fyysisesti pienempi maailma.

Artist's impression of the shadow cast by Eris crossing Earth during the November 2010 stellar occultation
An artist's impression of the shadow Eris cast across Earth during the November 2010 occultation used to measure its diameter. Photo: ESO/L. Calçada and Nick Risinger, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

558 vuoden matka Auringon ympäri

Erisin kiertoaika on 558 vuotta — yli kaksi kertaa Pluton 248 vuoden kiertoaikaa pidempi — eikä sen rata muistuta lainkaan ympyrää. Sen aphelio eli kauimmainen piste Auringosta on 97,7 AU, kun taas periheli eli lähin lähestyminen on 38,4 AU. Tämä tarkoittaa, että Eris viettää suuren osan vuosisatoja kestävästä kierroksestaan yli kaksinkertaisella etäisyydellä lähimpään pisteeseensä verrattuna, heilahdellen suhteellisen tiheästi asutun ulomman aurinkokunnan osan ja tunnettujen kohteiden ulottumattomissa olevan alueen välillä.

Erisin rata on myös kallistunut noin 44 asteen kulmaan ekliptikaan nähden, toisin kuin kahdeksan planeetan, joiden radat sijaitsevat kaikki suunnilleen samassa tasossa Maan radan kanssa. Näin jyrkkä kallistuma erottaa Erisin useimmista muistakin kaukaisista maailmoista ja viittaa väkivaltaiseen, kaoottiseen historiaan täynnä painovoimaisia kohtaamisia sen sijaan, että se olisi syntynyt rauhallisesti ja järjestäytyneesti paikoillaan.

Kylmä maailma, jota on tutkittu Maasta ja avaruudesta

Artist's impression of the distant, icy dwarf planet Eris against a starry background
An artist's impression of Eris, whose frozen, distant surface has been studied from Earth and from space telescopes. Photo: ESO/L. Calçada and Nick Risinger (skysurvey.org), CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Valtavan etäisyytensä ja pitkänomaisen ratansa vuoksi Erisin pintalämpötilan arvioidaan vaihtelevan noin 30:stä 56 kelviniin — riittävän kylmää, jotta kaasut, jotka pysyisivät kiinteänä jäänä suurimman osan kiertoradasta, voivat käyttäytyä eri tavalla lähellä periheliä riippuen siitä, missä kohtaa 558 vuoden mittaista Auringonkiertoaan Eris kulloinkin on.

Vuonna 2022 James Webb -avaruusteleskoopin tekemä Erisin lähi-infrapunaspektroskopia paljasti sen pinnalta deuteroitua metaanijäätä, jota oli vähemmän kuin Jupiterin perheen komeetoissa, kuten 67P/Tšurjumov-Gerasimenkossa, on havaittu. Tällä vertailulla on merkitystä: se osoittaa, ettei Erisin metaani ole päätynyt sinne samalla tavalla kuin komeettojen jää, ja sen selvittäminen, miten se tarkalleen eroaa, auttaa tähtitieteilijöitä hahmottamaan, millaista ainesta oli saatavilla Erisin syntyessä.

Lukittu tahtiin kuunsa kanssa

Eris on vuorovesilukittu kuuhunsa Dysnomiaan, mikä tarkoittaa, että sen pyörähdysaika on synkroninen kuun 15,78 vuorokauden kiertoajan kanssa. Eris ja Dysnomia näyttävät toisilleen käytännössä pysyvästi saman puolen kiertäessään yhteistä massakeskipistettään — samanlainen molemminpuolinen lukitus, joka sitoo Pluton ja sen suurimman kuun, Charonin, toisiinsa.

Dysnomia itsessään ei ole mikään vähäpätöinen kumppani. Sen läpimitta tarkennettiin ALMA-radioteleskoopin havaintojen perusteella vuonna 2018 arvoon 615 km, mikä vastaa 24–29 prosenttia Erisin omasta läpimitasta — huomattava osuus kuulle, ei mikään pieni sirpale. Tunnetuista kääpiöplaneettojen kuista vain Charon on suurempi, mikä tekee Dysnomiasta toistaiseksi toiseksi suurimman tunnetun kääpiöplaneetan kuun.

Mahdollinen toinen, näkymätön kuu

Dysnomian oma rata on nostanut esiin arvoituksen. Vuonna 2023 Marina Brozović ja Robert Jacobson esittivät, että Dysnomian ei-keplerläinen rata — eli se, ettei sen kulkema reitti muodosta yksinkertaista, kiinteää ellipsiä, kuten yksinäisen kuun radan pitäisi tehdä — johtui todennäköisimmin näkymättömästä sisemmästä kuusta, joka nykii sitä keskiliikeresonanssin kautta. Kukaan ei ole nähnyt tätä hypoteettista toista kuuta suoraan; sen olemassaolo pääteltiin pelkästään siitä, miten se näyttää työntävän Dysnomiaa pois siistiltä elliptiseltä radalta.

Käyty vain suurelta etäisyydeltä

Ulospäin matkalla ollut New Horizons -avaruusalus havainnoi Eristä etäältä toukokuussa 2020 osana laajennettua tehtäväänsä onnistuneen Pluto-ohilennon jälkeen vuonna 2015. Kyseessä oli pikemminkin vilkaisu kuin käynti — New Horizons oli jo hyvin ohi Pluton ja jatkoi matkaansa ulospäin, ja Eris säilyttää edelleen asemansa suurimpana tunnettuna aurinkokunnan kohteena, jonka ohi mikään avaruusalus ei ole todellisuudessa lentänyt. Toistaiseksi kaikki, mitä Eriksestä tiedetään, on opittu Maasta käsin tai suurelta etäisyydeltä.

Natural color image of Pluto taken by the New Horizons spacecraft during its 2015 flyby
New Horizons imaged Pluto up close during its 2015 flyby, then observed Eris from afar in 2020 on its way out of the Solar System. Photo: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker, public domain, via Wikimedia Commons

Lähteet