Karon

Fylgitungl Plútós

Talið er að Karon og hin tunglin í kringum Plútó hafi myndast við risaárekstur við hnött úr Kuipersbeltinu, á svipaðan hátt og Máninn varð til.

Hinn 14. júlí árið 2015 flaug New Horizons geimfar NASA framhjá Karoni úr 27.000 km fjarlægð.

1. Uppgötvun

Karon fannst fyrir slysni í júní 1978 þegar stjörnufræðingarnir James Christy og Robert Harrington (báðir við stjörnustöð bandaríska sjóhersins) voru að rannsaka ljósmyndir af Plútó í von um að bæta þekkingu okkar á braut þessa fjarlægar hnattar. Þeir Christy og Harrington voru því ekki í leit að neinum fylgihnetti.

Þegar Christy skoðaði myndina gaumgæfilega tók hann eftir bungu sem virtist skaga út úr annarri hlið Plútós. Í fyrstu töldu þeir þetta stafa af sjónaukanum sjálfum; hann gæti hafa hreyfst svo myndin Plútó virtist ílangur. Sá möguleiki var fljótt útilokaður þegar þeir sáu að aðrar stjörnur á myndinni litu eðlilega út. Það sem meira var virtist bungan sjálf fylgja snúningstíma Plútós sem er sex dagar. Annað hvort hafði Plútó gífurlega hátt fjall eða fylgitungl á jafntímabraut, það er að segja að umferðartími tunglsins var jafn snúningstíma Plútós.

Þegar Christy fann og leit á myndir af Plútó sem teknar höfðu verið nokkrum árum áður, fann hann fleiri dæmi þess að Plútó sýndist sérkennilega ílangur. Eina rökrétta skýringin var sú að þarna væri um áður óséðan fylgihnött að ræða. Sá grunur fékkst staðfestur 2. júlí þetta sama ár þegar myndir voru teknar með 61 tommu sjónauka bandaríska sjóhersins í Flagstaff í Arizona. Uppgötvunin var síðan formlega tilkynnt þann 7. júlí 1978 og fékk tunglið heitið S/1978 P1 til bráðabirgða.

1.1 Nafn

Karon (bungan sem virðist skaga út úr Plútó) fannst á þessum myndum sem teknar voru árið 1978.

Fljótlega eftir uppgötvunina stakk Christy upp á að fylgihnötturinn skildi kallaður Karon, eftir ferjumanninum sem ferjaði sálir hinna látnu yfir ána Akeron. Akeron var eitt fimm fljóta sem umlyktu og runnu í gegnum undirheimana til Hadesar eða Plútós. Christy stakk upp á þessu nafni að hluta til vegna þess að á ensku hljómar það svipað og nafn konu hans Charlene (“Sharon og Sharlene”). Nafnið var samþykkt árið 1985 þegar uppgötvun tunglsins var formlega staðfest.

1.2 Goðafræði

Karon var sonur Erebusar og Nyx, gyðju næturinnar. Honum var gjarnan lýst sem hrörlegum, öldnum manni eða vængjuðum djöfli. Karon tók við sálum látinna frá Hermesi, en aðeins þeim sem höfðu verið brenndir eða grafnir við tilheyrandi trúarathafnir og borgað honum fyrir aðganginn. Af þeirri ástæðu var peningur alltaf lagður undir tungnu hins látna. Þeir sem áttu ekki fyrir aðganginum, eða Karon hleypti ekki í gegn af einhverri ástæðu, voru dæmdir til að reika um bakka fljótsins Styx í hundrað ár.

2. Uppruni

Plútó og Karon snúast um sameiginlega massamiðju á rúmlega 6 dögum.

Tilgátur hafa verið settar fram sem gefa til kynna að Karon hafi myndast við risaárekstur fyrir um 4,5 milljörðum ára, á svipaðan hátt og tungl jarðarinnar myndaðist. Stjörnufræðingar telja að stór hnöttur úr Kuipersbeltinu hafi rekist á Plútó, tvístrast og þeytt burtu stórum hluta af ytri möttli Plútós. Úr afgangsleifunum myndaðist svo Karon. Slíkur árekstur hefði þó sennilega haft í för með sér að efnasamsetning hnattanna væri aðeins ólíkari, þ.e. að Karon hefði meiri ís en Plútó meira berg.

3. Braut og snúningur

Fjarlægð Karons frá Plútó er aðeins 19.640 km, en til samanburðar er fjarlægðin milli jarðar og tunglsins í kringum 380.000 km. Snúningur Karons umhverfis Plútó er bundinn þannig að sama hlið beggja hnatta snýr ætíð að hvor annarri. Þetta þýðir að snúningstíma beggja hnatta og umferðartími Karons er sex dagar, níu klukkustundir og sautján mínútur eða 6,387 dagar.

Geimfari á yfirborði Plútós sæi Karon aðeins frá annarri hlið reikistjörnunnar en aldrei hinni sama hversu lengi hann beði eftir því. Á þeirri hlið Plútó sem snýr að Karon er tunglið sjö sinnum stærra á himninum en tunglið okkar séð frá jörðinni (þótt það sé miklu minna er það mun nær). Þar að auki svífur Karon alltaf á sama stað, hreyfingarlaus á himninum án þess að rísa hvorki né setjast, en gengur engu að síður í gegnum kvartilaskipti á 6,4 dögum. Hinum megin á Plútó rís tunglið aldrei yfir sjóndeildarhringinn.

4. Innviðir

Einn dagur á Karoni er jafnlangur umferðartímanum um Plútó eða 6,4 jarðardagar. Mynd: NASA/JHUAPL/SRI

Karon er 1212 km í þvermál eða rétt rúmlega helmingi minni en Plútó og stærri en dvergreikistjarnan Ceres.

Þar sem bæði rúmmál og massi Karons eru þekkt er auðvelt að reikna út eðlismassann og þar af leiðandi draga upp mynd af líklegri efnasamsetningu. Eðlismassi Karons er 1,71 sinnum meiri en eðlisamassi vatns. Það bendir til þess að tunglið sé að hálfu leyti úr bergi og að hinn helmingurinn sé úr ís. Af einhverjum ástæðum inniheldur Karon 10% minna af bergi en Plútó.

5. Yfirborð

Áður en New Horizons flaug framhjá Plútó áttu flestir vísindamenn von á að Karon væri fremur einsleitur en gígóttur hnöttur. Á yfirborðinu er gríðarlega kalt en hitasveiflur eru litlar svo ólíklegt er að miklar breytingar verði á yfirborðinu. Svo reyndist alls ekki vera. Í stað gígótts tungl kom í ljós unglegt yfirborð.

Þvert yfir miðbaug Karons liggja gríðarmiklar sprungur og gljúfur, næstum 2000 km að lengd, sem teygja sig sennilega yfir á fjærhlið Karons.

Sunnan við gljúfrin er slétta sem kölluð er Vulcan Planum. Þar eru færri stórir gígar en á norðurhvelinu sem bendir til þess að sléttan sé nokkuð ung. Hugsanlegt er að sléttan hafi orðið til af völdum ísgosa.

Gígarnir Organa og Skywalker gætu verið með yngstu gígunum á Karoni. Mynd: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Á myndum New Horizons geimfarsins fundust tveir mjög unglegir gígar, báðir um 5 km á breidd, rétt sunnan við norðurpólinn sem eru afar ólíkir. Frá báðum liggja áberandi ljósleitar rákir eða efnisslettur en í öðrum þeirra, sem kallaður er Organa, virðist mikið af ammóníakís. Hinn gígurinn, kallaður Skywalker, líkist fremur restinni af yfirborði Karons, þ.e. er að mestu leyti vatnsís.

Ráðgáta er hvers vegna gígarnir eru svona ólíkir. Ammóníak er öflugur frostlögur á íshnöttum eins og Karon. Ef ammóníakið er úr innviðum Karons gæti það verið rök fyrir því að íseldfjöll hafi endurmótað yfirborð Karons. Annar möguleiki er sá íshnötturinn sem rakst á Karon hafi að miklu leyti verið úr ammóníaki.

5.1 Rauðbrúnn norðurpóll

Norðurpóll Karons er mun rauðleitari en önnur svæði á tunglinu. Ekki er vitað hvers vegna en ein tilgátan er sú að rauða efnið sé set sem rekja má til Plútós.

Pólsvæði Karons eru mjög köld, milli –258 til –213°C svo þar geta myndast kuldapollar. Við þetta lága hitastig breytast gastegundir beint í fast efni og fast efni beint í gas. Allt gas sem streymir úr lofthjúpi Plútós yfir á Karon getur lent í kuldapollinum þar sem það frýs og leggst á yfirborðið eins og snjóföl.

Rauðbrúna litinn má líklega rekja til kolefnasambanda sem kallað er þólín.

6. Rannsóknir

Mynd Hubble geimsjónaukans af Plútó og Karon frá árinu 1994.

Lítið var vitað um Karon áður en New Horizons flaug framhjá tunglinu hinn 14. júlí 2015. Árið 1990 tók Hubble geimsjónaukinn fyrstu myndina af Karon sem sýndu tunglið sem stakan hnött. Fjórum árum síðar tók sjónaukinn aðra mynd af Plútó og Karon sem var mun skýrari en sýndi þó engin smáatriði.

7. Tengt efni

• Plútó

• Nix

• Hýdra

• Kerberos

• Styx

• New Horizons

8. Tenglar

• Myndasafn NASA af Karoni

9. Heimildir

1. A Day on Pluto, a Day on Charon. New Horizons NASA's Mission to Pluto

2. Pluto's Big Moon Charon Reveals a Colorful and Violent History. New Horizons NASA's Mission to Pluto

3. The Youngest Crater on Charon? New Horizons NASA's Mission to Pluto

4. Carly Howett. New Horizons Probes the Mystery of Charon's Red Pole. NASA.gov

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2015). Karon. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/solkerfid-large/pluto/karon (sótt: DAGSETNING).