Haumea ja Makemake astronoomias
Päikesesüsteemi tohutu avarustes on väikesed maailmad, mis ulatuvad Neptuuni orbiidist kaugele väljapoole. Need maailmad pole nii tuntud kui suuremad planeedid nagu Jupiter või Saturn, kuid neil on olulisi vihjeid Päikesesüsteemi tekke varase ajaloo kohta. Kaks neist on Haumea ja Makemake, mis on liigitatud kääbusplaneetideks. Vaatamata oma suhteliselt väikesele suurusele on mõlemad oma ainulaadsete füüsikaliste omaduste, äärmuslike orbiitide ja Kuiperi vöö piirkonna taevakehade populatsiooni mõistmisel mängiva rolli tõttu saanud tänapäeva astronoomia uurimisobjektideks.
Kääbusplaneedid ja Kuiperi vöö kontekst
Mõiste "kääbusplaneet" muutus populaarseks pärast Rahvusvahelise Astronoomialiidu (IAU) 2006. aasta otsust, mis muutis ka Pluuto staatust. Lihtsamalt öeldes on kääbusplaneet Päikese ümber tiirlev taevakeha, mis on piisavalt massiivne, et olla peaaegu sfääriline (hüdrostaatilises tasakaalus), kuid ei "puhasta" oma orbiidi naabruskonda teistest objektidest. Haumea ja Makemake asuvad Kuiperi vöös, piirkonnas, mis sisaldab tuhandeid jäiseid ja kiviseid objekte, mis on jäänud alles Päikesesüsteemi moodustumisest umbes 4,6 miljardit aastat tagasi.
Kuiperi vöö toimib nagu „kosmiline arhiiv“. Kuna see asub Päikesest nii kaugel, on sealsed objektid jäänud Päikesele lähemal asuva materjaliga võrreldes suhteliselt muutumatuks. Haumea ja Makemake mõistmine tähendab planeetide tekke ajaloo, hiidplaneetide orbitaalsete migratsioonide ja Päikesesüsteemi välise osa struktuuri kujundanud kokkupõrgete dünaamika jälgimist.
Haumea: ainulaadse kujuga kääbusplaneet
Haumea on üks ebatavalisemaid teadaolevaid kääbusplaneete. See avastati 2000. aastate alguses (avastuse väljakuulutamine tekitas astronoomiaringkondades arutelu) ja hiljem nimetati see Haumeaks Hawaii viljakus- ja sünnitusjumalanna järgi. See nimi valiti Haumea viljakuse tõttu – on teada, et sellel on kaaslased ja ka perekond fragmente, mis arvatakse pärinevat kokkupõrgetest.
Haumea juures on kõige silmatorkavam selle kuju. Erinevalt enamikust kääbusplaneetidest, mis kipuvad olema ümmargused, on Haumea kuju nagu ragbipall või piklik ellipsoid. See äärmuslik kuju on peamiselt tingitud selle äärmiselt kiirest pöörlemisest. Haumea pöörleb kiiremini kui teised kääbusplaneedid, põhjustades tsentrifugaaljõu, mis paneb selle mõnes osas "paisuma" ja teises pikenema. Astronoomias on see nähtus näide sellest, kuidas pöörlemine võib mõjutada taevakeha kuju tasakaalu.
Lisaks kujule on Haumeal teadaolevalt ka rõngad – see on omadus, mida tavaliselt seostatakse hiidplaneetidega nagu Saturn. Rõngaste avastamine Haumeal oli üllatus, sest see viitab sellele, et rõngassüsteemid ei ole ainuomased suurtele planeetidele. Need rõngad tekkisid tõenäoliselt kokkupõrgete või Haumea ümbritseva dünaamilise aktiivsuse tagajärjel paiskunud materjalist, kuigi täpne mehhanism on veel kindlaks määramata.
Satelliidid ja „Haumea perekond”
Haumeal on vähemalt kaks teadaolevat kuud, Hiʻiaka ja Namaka. Nende kuude olemasolu võimaldab astronoomidel arvutada Haumea massi ja hinnata selle koostist. Massi ja suuruse mõõtmiste põhjal arvatakse, et Haumeal on võrreldes mõne teise Kuiperi vöö objektiga suhteliselt suur kivimisisaldus, kuid selle välispind näib koosnevat peamiselt veejääst.
Teine väga huvitav leid on Kuiperi vöös asuva objektide rühma olemasolu, mille orbiidid ja spektraalsed omadused sarnanevad Haumea omadega. Seda rühma nimetatakse sageli "Haumea perekonnaks", sarnaselt asteroidide perekondade kontseptsioonile asteroidivöös. Peamine hüpotees on, et see perekond tekkis kauges minevikus toimunud hiiglasliku kokkupõrke tagajärjel, mis purustas osa Haumea väliskihtidest ja saatis fragmendid sarnastele orbiitidele. Kui see on tõsi, annaks see tõendeid selle kohta, et suured kokkupõrked mängivad olulist rolli ka Päikesesüsteemi välisosas, mitte ainult Marsi ja Jupiteri lähedal asuvas asteroidivöös.
Makemake: külm maailm, millel on selge identiteet
Makemake avastati 2005. aastal ja sai nime Rapa Nui (Lihavõttesaare) traditsiooni järgi loojajumala järgi. See on kuulus selle poolest, et on üks suurimaid Kuiperi vööst avastatud objekte pärast Pluutot ja Erist. Kuigi Haumea on tähelepanuväärne oma kuju ja pöörlemise poolest, paistab Makemake silma oma heleduse ja huvitava pinnakoostise poolest.
Makemake pinnal on näha külmunud metaani ja muu jää märke. See pinnametaan muudab Makemake väga peegeldavaks, mistõttu paistab ta heledam kui mõned sarnased objektid. Astronoomide jaoks on see koostis oluline, sest see viitab keemilistele protsessidele, mis toimuvad väga madalatel temperatuuridel. Päikesekiirguse (kuigi Kuiperi vöö kaugustel nõrk) ja tähtedevahelise ruumi suure energiaga osakeste vastastikmõju võib muuta jääd keerukateks orgaanilisteks materjalideks, moodustades jäiste objektide pinnale tumedaid kihte, mida sageli nimetatakse toliinideks.
Makemake oli mõistatus ka seetõttu, et pikka aega ei teatud, et sellel oleks satelliite. Siiski avastati väike satelliit (varajases kirjanduses sageli nimetatud MK2-ks). Satelliidi olemasolu aitas täpsustada Makemake massi ja tiheduse hinnanguid, mis omakorda selgitas pilti selle sisemisest koostisest: jää ja kivimi segu kindlates proportsioonides.
Atmosfäär: miks see on erinev?
Üks intrigeerivaid küsimusi Kuiperi vöö kääbusplaneetide kohta on see, kas neil on atmosfäär. Pluutol on õhuke, kuid selgelt eristuv lämmastikatmosfäär, samas kui Makemakel ei paista olevat paksu globaalset atmosfääri, vähemalt mitte nagu Pluutol. Üks põhjus on massi, pinnatemperatuuri ja gravitatsiooni võime erinevus gaase hoida. Lisaks on kaugete planeetide atmosfäärid sageli hooajalised: kui objekt läheneb Päikesele oma elliptilisel orbiidil, võib jää sublimeeruda gaasiks, moodustades ajutise atmosfääri; eemaldudes külmub gaas tagasi pinnale.
Haumeal, millel on veejää pind ja iseloomulikud omadused, pole samuti teadaolevalt olulist atmosfääri. See näitab, et kääbusplaneetide „perekonnad” ei ole alati homogeensed; igal neist on erinev termiline ajalugu, löögid ja pinna evolutsioon.
Haumea ja Makemake roll tänapäeva planeediteaduses
Haumea ja Makemake'i uurimine aitab astronoomidel vastata mõnele põhiküsimusele:
1. Kuidas planeedid tekivad?
Kuiperi vöö objektid on planeete moodustanud aine jäänused. Nende koostis aitab rekonstrueerida varajase päikesesüsteemi tingimusi.
2. Kui tihti toimuvad Päikesesüsteemi välisosas suured kokkupõrked?
Haumea tähtede perekond viitab suurele löökile, mis on võimeline deformeeruma, pöörlema ja kilde tootma.
3. Kuidas jäise objekti pind muutub?
Makemake'il leiduvad metaan ja kompleksühendid, aga ka Haumea domineeriv veejää, annavad vihjeid kiirgusprotsesside ja pikaajaliste keemiliste muutuste kohta.
4. Kuidas mõjutab hiidplaneetide ränne orbiidi dünaamikat?
Kuiperi vöö objektide orbiidid peegeldavad Neptuuni rände ajalugu ja pikaajalisi gravitatsioonilisi vastastikmõjusid.
Vaatlusprobleemid ja teadustöö tulevik
Suure kauguse tõttu on Haumeat ja Makemaket keeruline detailselt uurida. Enamik andmeid pärineb Maal asuvatest suurtest teleskoopidest, infrapunavaatlustest ja sellistest meetoditest nagu tähe varjamine – kui objekt möödub tähe eest ja blokeerib hetkeks selle valguse. Varjamise tehnikad on aidanud mõõta Haumea suurust, kuju ja isegi rõngaid tuvastada.
Tulevikku vaadates võiksid uue põlvkonna teleskoobid ja potentsiaalsed kosmosemissioonid Kuiperi vöösse meie arusaamist süvendada. Kui selline möödalend nagu New Horizons kunagi külastab Makemake'i või Haumea suurust objekti, võivad selle pinna, geoloogia ja sisemise struktuuri üksikasjad palju selgemini ilmneda.
Sulgemine
Haumea ja Makemake on võimsad näited sellest, kuidas Päikesesüsteem on midagi enamat kui lihtsalt kaheksa peamist planeeti. Pimedates ja külmades äärealadel on need kääbusplaneedid vaikseks tunnistajaks Päikesesüsteemi tekke algstaadiumile. Haumea köidab oma ebatavalise kuju, kiire pöörlemise, rõngaste ja fragmentide perekonnaga. Makemake on intrigeeriv oma heleduse ja ainulaadse metaanjää koostise poolest. Mõlemad rikastavad astronoomia arusaama Päikesesüsteemi välispiirkonna väikeste kehade dünaamikast, keemiast ja evolutsioonilisest ajaloost – piirkonnast, mis annab palju vastuseid meie enda maailma päritolu kohta.
