Vannak köztük olyan kicsik és halványak, amelyeket közvetlenül meg se tudunk figyelni. A csillagászok meglepve tapasztalták, hogy kevesebb kis méretű, Neptunuszon túli kisbolygót találtak, mint várták, és ezek színei ugyanazokat a szabályszerűségeket mutatták, mint nagyobb testvéreiké.
A Neptunuszon túli objektumok többsége apró, halvány, jeges égitest, amely a Neptunusz pályáján kívül kering a Nap körül. Közülük a legtöbb százmilliószor halványabb, mint a szabad szemmel megfigyelhető égitestek. A The Astronomical Journal című folyóiratban nemrég megjelent két, egymáshoz kapcsolódó cikkben a kutatók 27 újonnan felfedezett apró, halvány, Neptunuszon túli kisbolygó színét, összetételét és méreteloszlását vizsgálták.
Ezek a pici égitestek betekintést nyújtanak a bolygókeletkezés korai fázisába, amikor a porból és kövekből álló Nap körüli korongban városméretű bolygócsírák alakulnak ki: olyan szilárd építőkövek, amelyek összekapcsolódva később bolygókat hoznak létre. A Neptunuszon túl ez a második fázis nem következett be, csak a bolygócsírák (vagy planetezimálok) fagyott populációját láthatjuk.
A Neptunuszon túli kisbolygók nagyszabású vizsgálatában a kanadai University of Victoria doktori programjának hallgatói vizsgálták a Hubble-űrtávcsővel az égbolt adott területét ezeknek a kisbolygóknak a látható fényét keresve, miközben egyidejűleg a Webb-űrtávcsővel az infravörös sugárzásukat figyelték. Megvizsgálták az égitestek színét – ami a felszín összetételére utal –, valamint a méretüket, és meghatározták a pályájukat is.
A kutatók az objektumok két típusát vizsgálták. Egyrészt a dinamikai szempontból „hideg” kisbolygókat, amelyek az eredeti, majdnem kör alakú pályán keringenek a Nap körül ugyanabban a síkban, amelyben a nagybolygók. Másrészt a dinamikai szempontból „forró” Neptunuszon túli kisbolygókat, amelyek az Uránusz és a Neptunusz jelenlegi pályája között jöttek létre, és később, a külső gázóriások vándorlása során sodródtak ki mai helyükre. Jelenlegi pályájuk erősen elnyúlt ellipszis, ami nem esik egybe a Naprendszer fősíkjával.
Korábban a csillagászok úgy gondolták, hogy a kis méretű, Neptunuszon túli égitestek mindkét típusa számtalan ütközést szenvedhetett el, azért különbözik a felszínük a nagyobb méretű társaikétól. A jelenlegi megfigyelések nem ezt mutatják. A kisebb objektumok épp úgy néznek ki, mint a nagyobbak. Ez arra utal, hogy az ütközések nem változtatták meg jelentősen a felszínüket: talán azért, mert a vártnál kevesebb ütközésen mentek keresztül, vagy valamilyen módon megmaradt az eredeti, ütközés előtti felszíni összetételük. Erre a kutatók még mindig keresik a választ.
„Egy olyan forgatókönyvben, amelyben a sok ütközés darabokra töri őket, és megváltoztatja a felszíni összetételt, más lenne az apró, Neptunuszon túli objektumok felszínének színe, mint a nagyobb testvéreiké. Nagyon izgalmas azt látni, hogy a legapróbbak is megőrzik a kialakulásuk történetét” – mondta Anastasia Morgan (Northern Arizona University), aki a kisbolygókkal kapcsolatos kutatást vezette.
„A dinamikai szempontból ’forró’ Neptunuszon túli égitestek megőrizték a születési helyük nyomát annak ellenére, hogy azóta a pályájuk jelentősen megváltozott” – mondta David Trilling (Northern Arizona University), a tanulmány társszerzője. Mind a „forró”, mind a „hideg” típusok megőrizték a kialakulásuk utáni színüket, és csak nagyon keveset változtak a Naprendszer születése óta.
A Webb-űrtávcső adatai alapján a kutatók azt is fel tudták mérni, hogy az egyes méretkategóriákba tartozó objektumokból mennyi van. Megállapították, hogy a két populáció méreteloszlása meglepően hasonló.
„Nagyon izgalmas, hogy a bolygócsírák kialakulásának folyamata ugyanolyan méreteloszlású hideg és forró populációkat eredményez annak ellenére, hogy a korai Naprendszer különböző régióiban jöttek létre. Úgy tűnik, hogy a folyamatot nem befolyásolják a korong jellemzői: hasonló méretű bolygócsírák jönnek létre függetlenül attól, hogy a korong meleg vagy hideg, illetve sűrű vagy ritkás” – mondta Marielle Eduardo (University of Victoria), aki a másik, a méreteloszlást vizsgáló kutatást vezette.
A kutatók ráadásul kevesebb nagyon kicsi égitestet találtak, mint amire egyes bolygóképződési modellek alapján számítottak. A Webb 27 új, rendkívül halvány, Neptunuszon túli kisbolygót fedezett fel. Van köztük olyan, ami annyira halvány, mintha a Földről egy kis szentjánosbogár-rajt néznénk a Holdon. A megfigyelt legkisebb égitest átmérője nagyjából 5 kilométer, ami körülbelül ötöde annak, amit a legérzékenyebb földi távcsövekkel észlelhetünk.
A NASA videója a Neptunuszon túli kisbolygók vizsgálatáról: https://youtu.be/KDQYSUR0F1o?si=uG_7eqP665mqxPFR
A kutatásokról beszámoló szakcikkek: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ae907f és https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ae9084
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet