När Pluto passerade framför en stjärna natten till den 15 augusti, 2018, ett team av astronomer som leds av Southwest Research Institute hade utplacerat teleskop på flera platser i USA och Mexiko för att observera Plutos atmosfär eftersom den kort var bakgrundsbelyst av den välplacerade stjärnan. Forskare använde denna ockultationshändelse för att mäta det övergripande överflöd av Plutos svaga atmosfär och hittade övertygande bevis för att den börjar försvinna, återfryser tillbaka till sin yta när den rör sig längre bort från solen.

Ockultationen tog ungefär två minuter, under vilken tid stjärnan försvann från synen när Plutos atmosfär och fasta kropp passerade framför den. Den hastighet med vilken stjärnan försvann och dök upp igen bestämde täthetsprofilen för Plutos atmosfär.

"Forskare har använt ockultationer för att övervaka förändringar i Plutos atmosfär sedan 1988, " sa Dr Eliot Young, en senior programledare i SwRI:s Space Science and Engineering Division. "New Horizons-uppdraget fick en utmärkt densitetsprofil från sin förbiflygning 2015, överensstämmer med Plutos bulkatmosfär som fördubblas varje decennium, men våra 2018-observationer visar inte att trenden fortsätter från 2015."

Flera teleskop placerade nära mitten av skuggans väg observerade ett fenomen som kallas en "central blixt, " orsakas av att Plutos atmosfär bryter ljus till ett område i skuggans centrum. När man mäter en ockultation runt ett föremål med en atmosfär, ljuset dämpas när det passerar genom atmosfären och kommer sedan gradvis tillbaka. Detta ger en måttlig lutning i vardera änden av den U-formade ljuskurvan. Under 2018, brytning av Plutos atmosfär skapade en central blixt nära mitten av dess skugga, förvandla den till en W-formad kurva.

"Den centrala blixten som sågs 2018 var den överlägset starkaste som någon någonsin har sett i en Pluto-ockultation, Young sa. "Den centrala blixten ger oss mycket exakt kunskap om Plutos skuggväg på jorden."

Som jorden, Plutos atmosfär är till övervägande del kväve. Till skillnad från jorden, Plutos atmosfär stöds av ångtrycket från dess ytisar, vilket innebär att små förändringar i yttemperaturen på isen skulle resultera i stora förändringar i dess atmosfärs bulkdensitet. Pluto tar 248 jordår att fullborda en hel bana runt solen, och dess avstånd varierar från dess närmaste punkt, cirka 30 astronomiska enheter från solen (1 AU är avståndet från jorden till solen), till 50 AU från solen.

Under det senaste kvartsseklet, Pluto har fått mindre och mindre solljus när den rör sig längre bort från solen, men, till 2018, dess yttryck och atmosfäriska densitet fortsatte att öka. Forskare tillskrev detta till ett fenomen som kallas termisk tröghet.

"En analogi till detta är hur solen värmer upp sand på en strand, " sa SwRI Stabsforskare Dr Leslie Young, som är specialiserad på att modellera samspelet mellan ytorna och atmosfärerna hos iskalla kroppar i det yttre solsystemet. "Solljuset är mest intensivt vid lunchtid, men sanden fortsätter sedan att suga upp värmen under eftermiddagen, så det är som varmast sent på eftermiddagen. Den fortsatta beständigheten av Plutos atmosfär tyder på att kväveisreservoarer på Plutos yta hölls varma av lagrad värme under ytan. De nya uppgifterna tyder på att de börjar svalna."|

Den största kända kvävereservoaren är Sputnik Planitia, en ljus glaciär som utgör den västra loben av den hjärtformade Tombaugh Regio. Datan kommer att hjälpa atmosfäriska modellerare att förbättra sin förståelse av Plutos underjordiska lager, särskilt beträffande kompositioner som är kompatibla med de observerade gränserna för värmeöverföring.

Eliot Young kommer att diskutera dessa resultat på en presskonferens på måndag, 4 oktober, vid 53:an ^rd American Astronomical Society Division for Planetary Sciences årsmöte.