486958 Arrokoth

486958 Arrokoth, wat die voorlopige naam  gehad het, is ’n trans-Neptunus-voorwerp in die Kuipergordel in die buitenste deel van die Sonnestelsel. Dit is op 26 Junie 2014 deur sterrekundiges met behulp van die Hubble-ruimteteleskoop ontdek en op 1 Januarie 2019 deur die tuig New Horizons besoek. Arrokoth is 31 km lank, en die verskillende lobbe, met die byname "Ultima" en "Thule", is onderskeidelik 19 en 14 km breed. Dit is ’n kontakdubbelvoorwerp waarvan die twee dele met hul hoofasse langs aan mekaar verbind is en bestaan uit 'n groter deel (Ultima) wat drie keer so groot soos die kleiner deel (Thule) is. Dit lyk of Ultima 'n samestelling van agt kleiner voorwerpe, elk sowat 5 km breed, is wat saamgesmelt het voordat Ultima en Thule met mekaar in aanraking gekom het.

Dit het ’n wentelperiode van 298 jaar en ’n klein baanhelling en eksentrisiteit – daarom word dit as ’n klassieke Kuipergordelvoorwerp geklassifiseer. Dit het vermoedelik nie groot versteurings ondergaan nie en is dus een van die primitiefste voorwerpe bekend. 

In Augustus 2015 is Arrokoth gekies as die volgende teiken van die ruimtetuig New Horizons ná sy verbyvlug van die dwergplaneet Pluto. Op 13 Maart 2018 het Nasa aangekondig die voorwerp sal die bynaam Ultima Thule hê. Dié besluit is geneem ná ’n openbare stemveldtog. 

Arrokoth is die verste voorwerp in die Sonnestelsel wat nog deur ’n ruimtetuig besoek is.

Naam 
Arrokoth is genoem na ’n woord uit die taal Powhatan van ’n streek in Virginië en Maryland, en beteken vermoedelik "lug". Die uitspraak en betekenis van die woord is egter nie heeltemal seker nie, want die taal het laat in die 18de eeu uitgesterf en min is daarvan opgeteken. Die span van New Horizons het dié naam gekies omdat Arrokoth in 2014 met die Hubble-ruimteteleskoop in Maryland ontdek is. Die nuwe naam is deur die Internasionale Astronomiese Unie (IAU) aanvaar en op 12 November 2019 deur die New Horizons-span aangekondig. 

Toe Arrokoth die eerste keer waargeneem is, het dit die naam  gekry, of sommer "11". Nasa het in Oktober 2014 aangekondig dit is ’n moontlike volgende teiken van New Horizons en dit is nieamptelik "PT1", of "Potential Target 1", genoem. Sy voorlopige naam, , wat aandui dit was die 1 745ste voorwerp wat in die tweede helfte van Junie 2014 ontdek is, is in Maart 2015 deur die Kleinplaneetsentrum daaraan gegee nadat genoeg wenteleienskappe versamel is. Ná nog waarnemings van sy wentelbaan het dit die permanente kleinplaneetnommer (486958) op 12 Maart 2017 gekry.

Hierna het Nasa die publiek genooi om vir ’n bynaam te stem. Op 13 Maart 2018 het Nasa aangekondig die bynaam sal "Ultima Thule" wees. Die naam, wat ’n veraf plek buite die grense van die bekende wêreld beteken, is een van 37 wat uit 34 000 name gekies is en waarvoor gestem kon word. Nadat met sekerheid vasgestel is dit is ’n kontakdubbelvoorwerp, het die New Horizons-span die grootste liggaam op 2 Januarie 2019 Ultima gedoop en die kleiner een Thule.

Ontstaan

Ultima en Thule was vermoedelik eers twee aparte voorwerpe wat sedert die vorming van die Sonnestelsel 4,6 miljard jaar gelede mettertyd uit ’n draaiende wolk van klein ysliggame ontstaan het. 

Nadat die twee liggame vermoedelik apart groter geword het, het hulle in ’n wentelbaan om mekaar begin beweeg. Uiteindelik het hulle vanweë die verlies aan momentum, wat ontstaan het omdat hul momentum na ander liggame in die wolk verskuif is, stadigaan nader aan mekaar beweeg totdat hulle aan mekaar geraak en later saamgesmelt het. Daar word geglo die twee liggame het baie stadig versmelt, met ’n spoed van sowat 2 m/s – min of meer so vinnig as wat ’n gemiddelde mens loop. Daar is moontlike aanduidings van skeure op hul oppervlak vanweë die samesmelting.

In die minstens 4 miljard sedert hul samesmelting was daar buitengewoon min impakte op hulle as gevolg van die stadige spoed van die liggaam in die Kuipergordel. Vanweë die gebrek aan gereelde kratervormingsvoorvalle en versteurings in sy wentelbaan het die liggaam se vorm en voorkoms feitlik onveranderd gebly.

Vorm

Arrokoth is ’n kontakdubbelvoorwerp wat bestaan uit twee lobbe wat met ’n helder, smal nek aan mekaar verbind is. Die groter lob, met die bynaam Ultima, se langste as is sowat 22 km en die kleiner lob, Thule, s’n sowat 14,2 km. Die hele voorwerp se langste as is 35 km. Die middelpunte van die twee lobbe is sowat 16 km van mekaar af.

Op 2 Januarie 2019, net ná die verbyvlug, het die hoofondersoeker van New Horizons, Alan Stern, Arrokoth se vorm beskryf as ’n “sneeuman”. Op 8 Februarie het Stern aangekondig die voorwerp se vorm blyk uit latere foto’s platter te wees as wat voorheen gedink is; hy het dit toe beskryf as eerder soos ’n groot “pannekoek” (die groter lob) en ’n "okkerneut" (die kleiner lob) as soos twee sfere. 

Deur te kyk hoe die twee lobbe sterre op die agtergrond verduister, kon wetenskaplikes die vorms van die lobbe aflei. Die oorsaak van Arrokoth se onverwagte plat vorm is onseker, maar een verduideliking is dat die twee aparte lobbe op ’n tyd baie vinnig roteer het en dat hulle dus plat geword het vanweë middelpuntvliedende kragte.

Die langste asse van die twee lobbe lyn feitlik op met hul gemeenskaplike draaias. Dié oplyning dui daarop dat hulle ’n sinchroniese rotasie gehad het, waarskynlik vanweë getykragte, voordat hulle saamgesmelt het.

Geologie

Oppervlak en spektra

Arrokoth se oppervlak is rooi. Sy kleur en spektrum is die eerste keer deur die Hubble-ruimteteleskoop gemeet. Dié kleur stem baie ooreen met die rooierige kleure van ander bekende Kuipergordelvoorwerpe, en is aansienlik rooier as dié van die dwergplaneet Pluto. Die waargenome spektrum van Arrokoth toon ’n sterk rooi spektrale gradiënt wat strek van die rooi sigbare spektrum tot die infrarooi by golflengtes van 1,2 tot 2,5 μm. Spektrale metings deur New Horizons toon die teenwoordigheid van metanol, waterys en organiese molekules op sy oppervlak. Die sentrum toon ooreenkomste met dié van  en die sentour 5145 Pholus, want hulle spektra toon ’n sterk rooi spektrale gradiënt van omtrent dieselfde golflengtes, asook tekens van metanol op hul oppervlak.

Arrokoth se rooi kleur word veroorsaak deur ’n mengsel van organiese samestellings wat informeel as toliene bekend is.  Die toliene is vermoedelik die resultaat van ultraviolet-sonstraling wat metaan en ander verbindings prosesseer. 

Op kleur- en spektrumfoto’s van Arrokoth toon die oppervlak subtiele kleurverskille. Spektrumbeelde wys die nek en liniëringseienskappe is minder rooi, terwyl die sentrale deel van die kleinste lob weer rooier lyk. Die groot lob het ook rooier streke, wat deur die New Horizons-span “duimafdrukke” genoem word. 

Die oppervlak se albedo, of weerkaatsingsvermoë, verskil van 6 tot 14 persent vanweë verskeie helder streke. Sy geometriese albedo, die hoeveelheid lig wat in die sigbare spektrum weerkaats word, is 16,5 persent, wat tipies is van ’n Kuipergordelvoorwerp.

Kraters
Die oppervlak het ’n paar vlak kraters. Die voorkoms van impakvoorvalle die afgelope miljard jaar blyk ongewoon en min te wees. Die spoed van voorwerpe wat teen Arrokoth bots, is vermoedelik baie laag: sowat 4 km/s. Vanweë die min kraters en lae spoed van die voorwerpe het die oppervlak relatief ongeskonde gebly en kan dit aanduidings gee van Arrokoth se vormingsproses, asook sy akkresiemateriaal.

Talle klein gate op die oppervlak is op hoëresolusiefoto’s deur New Horizons te sien. Die breedte van hierdie gate is sowat 700 m. Die presiese oorsake van die gate is onbekend; daar word gedebatteer of dit deur impakte, die instorting van materiaal, die sublimasie van vlugtige stowwe of die ontsnapping van vlugtige gasse veroorsaak word.

Oppervlakeienskappe

Die oppervlak van albei Arrokoth se lobbe het streke van wisselende helderheid wat moontlik uit materiaal met ’n beter weerkaatsingsvermoë bestaan. Daarbenewens word verskeie geologiese eienskappe geïdentifiseer, insluitende trôe en heuwels. Hierdie eienskappe het vermoedelik ontstaan deurdat kleiner subeenhede tydens Arrokoth se vorming saamgesmelt het. Die oppervlakswaartekrag op die heuwels is kleiner as by dele nader aan waar die twee lobbe bymekaarkom. Materiaal rol waarskynlik van die heuwels af na laer streke, waar die oppervlakswaartekrag groter is. Dit kan die helder streke op die oppervlak verduidelik, veral helder liniëringseienskappe waar helder materiaal dalk gedeponeer word.

Die kleiner lob, Thule, het ’n groot depressie wat die New Horizons-span "die Marylandkrater" noem. Dit is sowat 7 x 8 km groot en volgens stereografiese ontledings sowat 2 km diep. Dit is vermoedelik ’n impakkrater wat gevorm is deur ’n voorwerp van sowat 700 m breed. Twee groot, helder strepe is aan die kant van die depressie sigbaar en kan verband hou met grondstortings waar helder materiaal tot in die depressie afrol. 

Vier trôe is geïdentifiseer al langs die dag-naggrens van die klein lob, asook twee moontlike kilometer breë inpakkraters aan die rand van die groot depressie. Thule se oppervlak toon donker, breë streke (dm gemerk op die beeld regs) wat helderder gevlekte streke skei. Hierdie donker streke is waarskynlik neerslae van vlugtige ys wat deur ’n laag donkerder materiaal bedek word. Nog ’n helder streek (rm gemerk), op die ewenaar van die klein lob, toon ruwe terrein en verskeie eienskappe wat gate, kraters of heuwels kan wees. Anders as Ultima, toon Thule blykbaar nie tekens van subeenhede in sy topografie nie. Dit kan wees vanweë ’n verskuiwing van sy oppervlak wat deur dieselfde impakvoorval veroorsaak is as sy groot depressie.

Die groot lob, Ultima, bestaan vermoedelik uit agt kleiner topografiese subeenhede wat elk sowat 5 km breed is. Dit lyk of elke eenheid deur grensstreke met ’n groot weerkaatsingsvermoë geskei word. Die eenderse grootte van die subeenhede dui daarop dat hulle individuele klein plantesimale was wat saamgesmelt het om die groot lob te vorm. Hulle het waarskynlik baie stadig versmelt (met ’n spoed van ’n paar meter per sekonde). Die sentrale subeenheid van die groot lob het ’n helder, ronde eienskap wat informeel “Die Pad na Nêrens” genoem word. Dit is volgens stereografiese ontledings relatief plat in vergelyking met ander topografiese eenhede op dié lob. Al langs die dag-naggrens van die groot lob is trôe en kettings gate te bespeur.

Die “nek”-streek waar die twee lobbe bymekaarkom, is aansienlik helderder en minder rooi as die res van Arrokoth se oppervlak. Dit bestaan waarskynlik uit ’n beter weerkaatsende materiaal wat verskil van dié op die res van die oppervlak. Volgens een hipotese het dié helder materiaal moontlik ontstaan uit die neerslag van klein deeltjies wat mettertyd van die twee lobbe geval het. Aangesien Arrokoth se swaartekragmiddelpunt tussen die twee lobbe lê, kan klein deeltjies teen die steil hange na die middel afrol. Volgens ’n ander voorstel word die helder materiaal gevorm deur die neerslag van ammoniak-ys. Ammoniakdampe wat op Arrokoth se oppervlak teenwoordig is, sal om die nekstreek stol en gasse sal weens die konkawe vorm van die nek nie kan ontsnap nie.

Interne struktuur
Arrokoth se binnekant bestaan vermoedelik meestal uit amorfe waterys en rotsagtige materiaal. Spoorhoeveelhede metaan en ander vlugtige gasse in die vorm van dampe is ook dalk teenwoordig en in waterys vasgevang. Die interne struktuur het na verwagting ’n lae porositeit, aangesien vlugtige gasse wat in die binnekant vasgevang is, moontlik ontsnap. As ’n mens aanneem Arrokoth het ’n interne hittebron wat veroorsaak word deur die radioaktiewe verval van radionukliede, sal die vlugtige gasse na buite migreer en van die oppervlak af ontsnap, ’n proses soortgelyk aan ontgassing by komete. Die gas kan daarna vries en ’n neerslag op Arrokoth vorm, en dit verklaar dalk die teenwoordigheid van yse en toliene op die oppervlak.

Wentelbaan en rotasie
 

Arrokoth wentel op ’n afstand van 44,6 AE om die Son en voltooi ’n volle omwenteling elke 298 jaar. Sy wentelbaan het ’n klein eksentrisiteit – sy perihelium (naaste afstand aan die Son) en afelium (verste afstand) verskil met minder as 4 AE. Dit het ’n klein baanhelling en eksentrisiteit in vergelyking met ander voorwerpe in die Kuipergordel. Dit beteken dit is ’n koue klassieke Kuipergordelvoorwerp wat waarskynlik nie groot versteurings ondervind het nie. Waarnemings in Mei en Julie 2015 en weer in Julie en Oktober 2016 het onsekerhede oor die wentelbaan in ’n groot mate verminder.

Resultate van die waarnemings deur die Hubble-ruimteteleskoop het gewys Arrokoth se helderheid terwyl hy roteer, wissel met minder as 20 persent. Hoewel die rotasieperiode nie uit die Hubble-waarnemings vasgestel kon word nie, dui die helderheidswisselings daarop dat Arrokoth se draaias na die Aarde wys. Terwyl New Horizons die liggaam genader het, het die ruimtetuig geen rotasieligkurwe bespeur nie, ondanks Arrokoth se onreëlmatige vorm. Dit het wetenskaplikes laat aflei dat Arrokoth op sy kant roteer, met sy draaias feitlik direk in die rigting van die naderende tuig. Latere beelde van die liggaam het bevestig die rotasie is gekantel, met sy suidpool na die Son gedraai. Volgens foto’s van New Horizons is Arrokoth se draaias gekantel met ’n hoek van 98 grade teenoor sy wentelbaan. Van die eerste foto’s af is Arrokoth  se rotasieperiode rofweg op tussen 15 en 30 uur geraam. Dit is later verfyn tot 15,92 uur.

Vanweë Arrokoth se groot aksiale draaihelling verskil die sonstraling op die noordelike en suidelike halfrond baie tydens sy wenteling om die Son. Een poolstreek wys gedurig na die Son terwyl die ander weggedraai is. Die sonstraling verskil met 17 persent vanweë die klein eksentrisiteit van sy wentelbaan. Die verligte kant se temperatuur is na verwagting tot 60 kelvin (K) of  en die donker kant 20 tot 35 K ( tot ).

Waarneming

Ontdekking
Op 26 Junie 2014 is Arrokoth ontdek deur die gebruik van die Hubble-ruimteteleskoop tydens ’n voorlopige soektog na geskikte Kuipergordelvoorwerpe (KGV's) wat New Horizons kon besoek. Hubble is gebruik omdat teleskope op die grond nie ’n voorwerp in die Kuipergordel ontdek het wat op die ruimtetuig se pad lê nie. Met sy skynbare magnitude van byna 27 is Arrokoth te dof vir die meeste teleskope om te sien. Hubble is ook in staat tot baie presiese astrometrie en dus kon ’n betroubare wentelbaan bepaal word.

Okkultasies in 2017

In Junie en Julie 2017 het Arrokoth voor drie agtergrondsterre verbybeweeg en hul lig versper. Die New Horizons-span het ’n spesialisgroep in Suid-Amerika, Afrika en die Stille Oseaan saamgestel om die okkultasies dop te hou. Op 3 Junie het twee Nasa-spanne in Argentinië en Suid-Afrika probeer om Arrokoth se skaduwee waar te neem. Nie een van die teleskope het dit egter geregistreer nie en inligting van Hubble het onthul die teleskope is op die verkeerde plekke geplaas.

Op 10 Julie 2017 het die lugteleskoop SOFIA van Nieu-Seeland af probeer waarneem of daar enige gevaarlike materiaal soos ringe of stof naby Arrokoth is wat New Horizons tydens sy verbyvlug kon beskadig. Dit het voorlopige data bevestig dat die omgewing veilig is vir die tuig. Gedetailleerde resultate oor gevaarlike materiaal is op 20 Oktober 2017 aan die Amerikaanse Sterrekundige Vereniging (AAS) se afdeling vir planetêre wetenskappe voorgelê.

Op 17 Julie 2017 is Hubble gebruik om ook vir ringe of ruimteafval uit te kyk binne 75 000 km van die liggaam af. 

Vir die derde en laate okkultasie is 24 klein, mobiele teleskope op die grond in Suid-Argentinië gebruik om die gebeurtenis waar te neem en Arrokoth se grootte vas te stel. Danksy die laaste waarnemings deur Hubble was Arrokoth se posisie baie beter bekend as met die okkultasie van 3 Junie en die gebeure is deur minstens vyf van die mobiele teleskope waargeneem. 

Resulate van die okkultasie op 17 Julie het getoon Arrokoth het ’n baie onreëlmatige vorm (’n uiters lang sferoïed"), of kan twee voorwerpe wees wat kontak met mekaar maak. Volgens data het Arrokoth twee "lobbe", met ’n deursnee van 20 en 18 km, gehad.

Okkultasies in 2018
In 2018 was daar twee moontlik voordelige okkultasies: op 16 Julie en 4 Augustus. Nie een van hulle was egter so goed soos die drie in 2017 nie. Die okkultasie op 16 Julie is geïgnoreer, maar vir die gebeure op 4 Augustus het twee spanne van altesaam 50 navorsers na terreine in Senegal en Colombia gegaan. Ondanks slegte weer by party stasies is die okkultasie waargeneem. Die data was belangrik vir die vasstelling van Arrokoth se grootte en vorm. 

Hubble-waarnemings is op 4 Augustus onderneem om die okkultasieveldtogte te ondersteun. Hubble het geen veranderings in die helderheid van die teikenster waargeneem nie en dit het die moontlikheid van dik ringe of ruimteafval tot sowat 1 600 km van Arrokoth af uitgeskakel. Alle resulate van die okkultasie is op 26 Oktober 2018 aan die AAS se afdeling vir planetêre wetenskappe voorgelê.

Verkenning

Nadat New Horizons sy verbyvlug van Pluto in Julie 2015 voltooi het, het dit in Oktober and November 2015 vier vlugaanpassings gedoen om dit in Arrokoth se rigting te laat vlieg. Dit is die eerste voorwerp waarvan ’n verbyvlug beplan is wat ontdek is nadat die ruimtetuig al gelanseer is, en is die verste voorwerp van die Aarde af wat deur ’n ruimtetuig besoek is. 

New Horizons het 3 500 km van Arrokoth af verbygevlieg, drie keer so naby as wat dit vroeër aan Pluto was. Dit was die oggend van 1 Januarie 2019 op sy naaste afstand aan die voorwerp, toe dit  van die Son af was in die rigting van die sterrebeeld Boogskutter. Op dié afstand was die eenrigtingstuurtyd vir radioseine tussen die Aarde en New Horizons ses uur. 

Die wetenskaplike doelwitte van die verbyvlug het ingesluit die vasstelling van Arrokoth se geologie en morfologie en die kartering van die oppervlaksamestelling (’n soektog na ammoniak, koolstofmonoksied, metaan en waterys). Opnames is ook gedoen van die omgewing om moontlike mane, ’n koma of ringe op te spoor. Beelde met ’n resolusie van 30 tot 70 m is verwag.

New Horizons het Arrokoth die eerste keer op 16 Augustus 2018 van ’n afstand van 172 miljoen km waargeneem. Op daardie tydstip het die voorwerp van die tuig af ’n skynbare magnitude van 20 in die rigting van die Boogskutter gehad. Arrokoth was drie tot vier uur voor die tuig se naaste afstand helder genoeg om met die blote oog gesien te kon word. As mane, ringe of ander gevare gesien is, sou New Horizons sy roete kon verander het om verder van die voorwerp af verby te vlieg, maar niks is waargeneem nie. 

Die eerste hoëresolusiefoto's is op 1 of 2 Januarie verwag. Data van die verbyvlug sal oor 20 maande van New Horizons afgelaai word, tot September 2020.

Die aflaai van data is op 4 Januarie 2019 vir eers gestaak omdat die ruimtetuig in 'n konjunksie met die Son gegaan het. Dit is omstreeks 10 Januarie 2019 hervat.

Tydlyn
Belangrike gebeure in Ultima Thule se geskiedenis:
Junie 2014:  ontdek
Oktober 2014: gekies as moontlike teiken (Potential Target 1 of PT1) vir New Horizons
Maart 2015: genoem  
2017: kry kleinplaneetnommer  
Junie & Julie 2017: ster-okkultasies 
13 Maart 2018: kry bynaam Ultima Thule
1 Januarie 2019: die New Horizons-ruimtetuig se verbyvlug
12 November 2019: kry sy amptelike naam, 486958 Arrokoth

Galery
Al hoe nader aan Arrokoth . . .

Verwysings

Eksterne skakels
 by die JPL Small-Body Database

  Hierdie artikel is vertaal uit die Engelse Wikipedia

Trans-Neptunus-voorwerpe
Kuipergordel