Tajemniczy obiekt 2002 XV93 ma atmosferę, choć nie powinien. Skąd się wzięła?

Atmosfera to coś, co kojarzy nam się głównie z planetami. Warstwa gazów może otaczać także mniejsze ciała niebieskie, takie jak księżyce czy obiekty transneptunowe (TNO). Te ostatnie to odłamki skalne krążące poza orbitą Neptuna – w obszarze, gdzie panują niskie temperatury. Najbardziej znanym z nich jest Pluton, niegdyś uznawany za planetę, a potem pozbawiony tego miana (choć Amerykanie ostatnio znów próbują przywrócić mu status planety). To, że Pluton o średnicy 2377 km ma atmosferę, nikogo nie dziwi. Szokiem było jednak odkrycie jej wokół kilkukrotnie mniejszego TNO.

Naturalny eksperyment ujawnił subtelny ślad

10 stycznia 2024 roku w Japonii dało się obserwować rzadkie zjawisko. Niewielki obiekt transneptunowy (612533) 2002 XV93 przesunął się na tle odległej gwiazdy. Zespół zawodowych i amatorskich astronomów, pracujący w wielu lokalizacjach w kraju, zarejestrował przebieg zjawiska, zwanego okultacją. Uzyskane w ten sposób dane sugerują, że obiekt ten ma cienką atmosferę. A nie powinien, bo przy średnicy około 500 km jego grawitacja jest bardzo słaba.

Okultacje w astronomii pozwalają wydobyć detale, których nie widać podczas zwykłej obserwacji. Gdy ciało Układu Słonecznego przechodzi przed gwiazdą, można śledzić, jak zmienia się jasność punktu świetlnego. Jeśli obiekt ma tylko twardą powierzchnię, blask zazwyczaj zanika gwałtownie. Jeżeli jednak otacza go choćby bardzo rozrzedzona warstwa gazów, gwiazda może przygasać bardziej stopniowo, bo światło jest tłumione w trakcie przejścia przez atmosferę. W przypadku 2002 XV93 właśnie taki scenariusz okazał się zgodny z zebranymi danymi.

Mały świat, który nie pasuje do reguł

Obliczenia wskazują, że atmosfera wokół 2002 XV93 powinna przetrwać mniej niż 1000 lat, o ile nie jest uzupełniana. W skali kosmicznej to mgnienie oka, co sugeruje, że jeśli rzeczywiście mamy do czynienia z atmosferą, musiała ona powstać niedawno albo być świeżo „podtrzymywana”.

To prowadzi do kolejnego problemu: jakie było źródło takiej powłoki gazowej w zimnych peryferiach Układu Słonecznego? W przypadku wielu obiektów zewnętrznych rezerwuar stanowią zamarznięte gazy, które mogą sublimować, czyli przechodzić bezpośrednio ze stanu stałego w gazowy. Jednak obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba nie pokazują oznak takich zamarzniętych gazów na powierzchni 2002 XV93, które mogłyby łatwo zasilać atmosferę.

Właśnie ta zagadka sprawia, że atmosfera 2002 XV93 staje się tak ważna. Jeżeli faktycznie istnieje, to znaczy, że nawet niewielkie światy za Neptunem mogą przechodzić epizody aktywności lub przemian, które wymykają się prostemu obrazowi „martwych, lodowych brył” na obrzeżach systemu.

Dwie hipotezy

Badacze rozważają dwa główne scenariusze, które mogłyby wyjaśnić obecność tej atmosfery. Pierwszy zakłada zdarzenie, które wyniosło na powierzchnię gazy z wnętrza obiektu, w stanie zamarzniętym lub ciekłym. Taki impuls mógłby na pewien czas zapewnić „paliwo” dla atmosfery, nawet jeśli wcześniej powierzchnia nie zdradzała jego obecności.

Druga możliwość jest bardziej gwałtowna: zderzenie z kometą, które uwolniło z niej gaz i wytworzyło tymczasową otoczkę. Oba wyjaśnienia pozostają hipotezami, a ich rozróżnienie wymaga kolejnych pomiarów i lepszego scharakteryzowania samej atmosfery.

Źródło: Nature Astronomy