Na de beroemde flyby van Pluto in juli 2015 schreef NASA's New Horizons-ruimtevaartuig voor de tweede keer geschiedenis toen het het verste object ooit zoemde dat ooit was onderzocht: 2014 MU69.
'We hebben een record gevestigd! Nooit eerder heeft een ruimtevaartuig iets zo ver weg verkend', zei Alan Stern, de hoofdonderzoeker van New Horizons, na de flyby. 'Ik bedoel, denk er eens over na. We zijn een miljard mijl verder dan Pluto, en nu blijven we de Kuipergordel ingaan.'
Zowel Pluto als 2014 MU69 liggen in de Kuipergordel, een verzameling ijzige rotsen die de buitenste delen van het zonnestelsel omringen. Men denkt dat deze objecten ongerepte monsters zijn uit het vroege zonnestelsel, die door gravitatie-interacties met de grotere objecten die in planeten zouden uitgroeien, in de grenszone worden uitgeworpen. Door ze te onderzoeken zou inzicht moeten worden verkregen in wat er in het zonnestelsel gebeurde in de eerste stadia van zijn leven.
Ook bekend onder de bijnaam Ultima Thule (uitgesproken als TOOL-ie), was MU69 het eerste object in de ruimte dat werd verkend door een ruimtevaartuig dat werd gelanceerd voordat het object werd ontdekt.
Voorbij Pluto
Al in 2003 beval de Planetary Decadal Survey van de National Academy of Sciences met klem aan om Pluto te bezoeken met flyby's van kleine Kuipergordel-objecten (KBO's). Het observeren van meerdere doelen zou meer inzicht geven in het voorheen onontgonnen segment van het zonnestelsel. New Horizons werd in 2006 gelanceerd met extra brandstof voor zo'n flyby en de stroom- en communicatiesystemen zijn bereid om de komende jaren op afstanden buiten Pluto's baan te werken.
In 2011 gebruikten missiewetenschappers grondtelescopen om te zoeken naar een tweede doelwit, maar geen van de nieuwe ontdekkingen lag binnen het bereik van New Horizons. In 2014 deed de Hubble-ruimtetelescoop mee aan de zoektocht en lokaliseerde vijf potentiële objecten. Een daarvan was 2014 MU69, die na de ontdekking ervan op 26 juni 2014 het label 1110113Y kreeg en ook PT1 ("potentieel doelwit 1") werd genoemd, nadat het was verheven tot een van de twee mogelijke bestemmingen. In augustus 2015 koos het New Horizons-team 2014 MU69 als het volgende potentiële doelwit.
"2014 MU69 is een goede keuze, want het is gewoon het soort oude KBO, gevormd waar het nu om draait, dat de Decadal Survey ons wilde laten vliegen", zei Stern in een verklaring. "Bovendien kost deze KBO minder brandstof om te bereiken [dan andere kandidaat-doelen], waardoor er meer brandstof overblijft voor de flyby, voor aanvullende wetenschap, en grotere brandstofreserves om te beschermen tegen het onvoorziene."
MU69 ligt ongeveer 1 miljard mijl (1,6 miljard kilometer) buiten Pluto.
In 2017 vroeg het New Horizons-team het publiek om suggesties voor een bijnaam voor de KBO als onderdeel van een outreach-campagne. De uiteindelijke beslissing, Ultima Thule, is een term die in de middeleeuwen werd gebruikt en die 'buiten de bekende wereld' betekent. De bijnaam is ingediend door ongeveer 40 verschillende mensen, zeiden NASA-functionarissen.
'MU69 is de volgende Ultima Thule van de mensheid', zei Stern toen de naam werd aangekondigd.
De bijnaam veroorzaakte controverse vanwege het historische gebruik ervan door nazi-voorlopers en het moderne gebruik door extremistische groeperingen. Het New Horizons-team besloot echter om bij de bijnaam te blijven, ondanks de mogelijk negatieve connectie.
"Ik heb het een aantal keer gezegd, ik denk dat New Horizons een voorbeeld is - een van de beste voorbeelden in onze tijd - van ruwe verkenning, en de term Ultima Thule, die erg oud is, vele eeuwen oud, mogelijk meer dan een duizend jaar oud, is een prachtige meme voor verkenning, 'zei Stern na de flyby. 'Daarom hebben we ervoor gekozen. Ik zou zeggen dat alleen omdat sommige slechteriken die term ooit leuk vonden, we ze die niet laten kapen.'
Voor de flyby
Astronomen gebruikten de hulp van drie verschillende sterren om Ultima Thule te bestuderen voordat het arriveerde. Wanneer een object als een KBO tussen de aarde en een ster reist, kunnen astronomen het sterrenlicht gebruiken om het verre doel te bestuderen, een techniek die stellaire occultatie wordt genoemd. Ultima Thule reisde tussen de aarde en verschillende sterren - elke dag één - op 3 juni, 10 juli en 17 juli 2017. Elk evenement duurde slechts 2 seconden of zo en was alleen zichtbaar vanaf een smalle strook land en zee op aarde.
"Deze inspanning - zes maanden, drie ruimtevaartuigen, 24 draagbare telescopen op de grond en NASA's SOFIA-observatorium in de lucht - was de meest uitdagende stellaire occultatie in de geschiedenis van de astronomie, maar we hebben het gedaan!" Zei Stern. "We hebben voor het eerst de vorm en grootte van 2014 MU69 gezien, een wetenschappelijke schat van de Kuipergordel die we over iets meer dan 17 maanden zullen verkennen. Dankzij dit succes kunnen we de aanstaande flyby nu met veel meer vertrouwen plannen."
Uit metingen van alle drie de waarnemingen in 2017 bleek dat Ultima Thule niet in een baan om de aarde draaide waar het werd verwacht. En een klein foutje tijdens de observatie van 10 juli bracht astronomen in verwarring omdat het leek alsof MU69 eigenlijk twee afzonderlijke objecten waren. Samen suggereerden de resultaten dat MU69 niet alleen door de ruimte draaide. Astronomen dachten dat MU69 mogelijk minstens één maan had en nog meer natuurlijke satellieten zou kunnen ontvangen.
'Dit is misschien de voorbode', zei Stern tijdens een persconferentie op de bijeenkomst van de American Geophysical Union (AGU) 2017. 'Het zou erop kunnen duiden dat er eigenlijk een zwerm satellieten van MU69 is.'
Het New Horizons-team kreeg nog een laatste glimp van Ultima Thule voordat de New Horizons voorbijvliegt. Op 4 augustus 2018 was een laatste verduistering zichtbaar vanaf de aarde, alleen te zien in Senegal en Colombia
"Deze verduistering zal ons hints geven over wat we bij Ultima Thule kunnen verwachten en ons helpen onze flyby-plannen te verfijnen", zei Marc Buie, de leider van de occultatie-gebeurtenis in New Horizons, in een verklaring.
Een oudejaarsavond om nooit te vergeten
Op 1 januari 2019, om 12:33 uur EST, maakte New Horizons zijn historische flyby van MU69. Teamwetenschappers en ingenieurs kwamen bijeen in het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, om het nieuwe jaar in te luiden en te juichen voor het moment dat het ruimtevaartuig de KBO zoemde. Brian May, een missiewetenschapper en leadgitarist van de band Queen, heeft een nieuwe single uitgebracht ter herdenking van het evenement. Maar Ultima Thule is zo ver weg dat niemand zeker wist of de missie al dan niet een succesvolle flyby had voltooid totdat er bijna 10 uur verstreken waren.
Tijdens de flyby passeerde New Horizons Ultima Thule op een afstand van ongeveer 2.000 mijl (3.540 km), wat 5.800 mijl (9.300 km) dichterbij was dan Pluto.
Na de flyby heeft NASA de eerste opgeloste foto's van Ultima Thule vrijgegeven, waaruit blijkt dat het 21 mijl lange (33 kilometer) object bestaat uit twee ongeveer bolvormige lobben. Het paar is stevig verbonden in de nek, waar het materiaal feller schijnt dan langs de rest van het object.
'Het is een sneeuwpop, als het al iets is', zei Stern toen het eerste kleurenbeeld werd vrijgegeven.
Het team besloot de grootste kwab "Ultima" en de kleinste "Thule" te noemen. Beide lobben lijken rood, waarschijnlijk als gevolg van verkleuring door straling in de verre ruimte, aldus onderzoekers. Het paar begon hoogstwaarschijnlijk als twee afzonderlijke objecten die geleidelijk bij elkaar kwamen en minder dan een mijl per uur bewogen.
'Als je met die snelheden tegen een andere auto aanrijdt, hoef je misschien niet eens de verzekeringsformulieren in te vullen', zei Jeff Moore, mede-onderzoeker van New Horizons van NASA's Ames Research Center in Californië, tijdens de flyby.
Ultima Thule is een van een grote populatie van objecten die de Kuipergordel vullen. Uiteindelijk werd hetzelfde materiaal gecombineerd om manen en planeten op te bouwen. De afbeeldingen van New Horizons van de KBO zullen helpen inzichtelijk te maken hoe die stukjes samenkwamen om het zonnestelsel vorm te geven.
"We denken dat wat we bekijken het misschien wel het meest primitieve object is dat tot nu toe door een ruimtevaartuig is gezien, en het kan een klasse van objecten vertegenwoordigen die de oudste en meest primitieve objecten zijn die overal in het huidige zonnestelsel te zien zijn ', Zei Moore.
Ver weg
Voordat New Horizons zijn tweede doelwit bereikte, waren details van Ultima Thule moeilijk te onderscheiden, zelfs door de lens van de Hubble-ruimtetelescoop. Het kleine object is minder dan 1 procent zo groot als Pluto, daarom was de close-up van New Horizons zo belangrijk.
"Er is zoveel dat we kunnen leren van close-up ruimtevaartuigwaarnemingen die we nooit van de aarde zullen leren, zoals de Pluto-flyby zo spectaculair demonstreerde", zei John Spencer, lid van het New Horizons-wetenschapsteam.
"De gedetailleerde beelden en andere gegevens die New Horizons van een KBO-flyby zou kunnen krijgen, zullen een revolutie teweegbrengen in ons begrip van de Kuipergordel en KBO's."
New Horizons maakte zijn eerste foto van Ultima Thule in augustus 2018, bij de eerste poging, terwijl het nog steeds meer dan 100 miljoen mijl (170 miljoen km) verwijderd was. Destijds bleef het doelwit een van de vele stippen tussen een veld met sterren.
Zelfs toen het ruimtevaartuig op Ultima Thule insloeg, bleef het object moeilijk te ontcijferen, maar een ongebruikelijk signaal liet doorschemeren naar de vorm en de rotatiehoek van de bobbel. Zelfs in de uren voor de historische gebeurtenis weigerde Ultima Thule veel van zijn geheimen prijs te geven. De KBO bleef onopgelost en vulde amper twee pixels aan afbeeldingen. Wat betreft de toen raadselachtige vorm, Spencer kon alleen maar zeggen: 'We weten dat het niet rond is.'
Pas na de flyby waren enkele van de mysteries eindelijk opgelost. Het bleek dat de KBO draaide net als de wijzers van een klok die naar het ruimtevaartuig was gericht, een mysterie dat pas vlak voor de flyby was opgelost. Bij de ontmoeting bleek een rotatieperiode van ongeveer 15 uur.
New Horizons heeft 20 maanden nodig om zijn gegevens terug te sturen naar de aarde. Wetenschappers zullen nog jaren over die gegevens nadenken om zoveel mogelijk te leren over de Kuipergordel.
En het is waarschijnlijk dat New Horizons nog geruime tijd zal stoppen met het verzamelen van informatie over de Kuipergordel. Het ruimtevaartuig moet genoeg brandstof hebben om een andere KBO te bezoeken. Volgens Stern zal New Horizons tot 2027 of 2028 in de Kuiper gebouwd worden.
'Het zou belachelijk zijn om niet op zoek te gaan naar een ander doelwit', zei Stern.
Extra middelen:
- NASA's MU69-webpagina uit 2014
- NASA's New Horizons-missiepagina
- Principal Investigator Alan Stern's missie blog
