W pasie Kuipera odkryto tajemniczą strukturę. Co kryje ogromne skupisko gruzu po powstaniu Układu Słonecznego?

Spis treści:

1. Gdy Pluton był dziewiątą planetą
2. Sztuczna inteligencja bada Pas Kuipera
3. Ślad po narodzinach Układu Słonecznego

Znajdujący się za orbitą ostatniej planety Układu Słonecznego pas Kuipera przypomina główny pas planetoid. Czyli ten rozciągający się między orbitami Marsa i Jowisza. Oba stanowią skupiska skał, metali i lodu pozostałych po formowaniu się planet Układu Słonecznego.

Jednak obiekty pasa Kuipera, ze względu na ogromną odległość od Słońca – pas rozciąga się w odległości 30 do nawet 50 jednostek astronomicznych (AU), a 20 AU to około 3 miliardy kilometrów – zawierają znacznie więcej lodów, w tym zestalonego amoniaku i metanu. W ocenie ekspertów masa obiektów pasa Kuipera może przewyższać masę głównego pasa planetoid nawet 200-krotnie.

Gdy Pluton był dziewiątą planetą

Obszar ten budzi ogromne zainteresowanie badaczy, ponieważ te pierwotne obiekty mogą zawierać informację o środowisku, w jakim doszło do wyłonienia się Słońca i dalej naszego układu planetarnego. Nie bez znaczenia jest też ogromne zainteresowanie społeczeństwa planetami karłowatymi. W tym przede wszystkim Plutonem, który był celem misji New Horizons. Gdy w 2006 toku sonda startowała w swą długą drogę do Plutona, był on uznawany za dziewiątą planetę Układu Słonecznego. Gdy do niego dotarła w 2015 roku, został już zdegradowany i włączony do grupy planet karłowatych.

W tzw. międzyczasie, konkretnie w 2011 roku, naukowcy dostrzegli w pasie Kuipera specyficzne skupisko obiektów o podobnych orbitach, które nazwali „jądrem” pasa Kuipera. Odkrycia dokonał zespół prowadzony przez Jeana-Marca Petita, pracujący w ramach Canada-France Ecliptic Plane Survey. Naukowcy zauważyli, że w zimnej części klasycznego pasa Kuipera występuje „overdensity”, czyli nadgęstość obiektów w wąskim zakresie pół-osi głównych. Właśnie to zagęszczenie nazwano „kernel” – jądrem pasa Kuipera. Obecnie ocenia się, że w jądrze i jego bezpośrednim sąsiedztwie znajduje się około 200 obiektów.

Sztuczna inteligencja bada Pas Kuipera

Odkrycie jest o tyle ciekawe, że łączy się z hipotezą o migracji Neptuna. Prawdopodobnie powstał on znacznie bliżej Słońca, lecz gwałtownie zmienił orbitę podczas wczesnej migracji olbrzymich planet gazowych.

A teraz zespół z Uniwersytetu Princeton w stanie New Jersey dostrzegł jeszcze bardziej zwarte skupisko obiektów, które otrzymało nazwę „wewnętrznego jądra”. Amir Siraj wraz ze współpracownikami podjął się żmudnego zadania udoskonalenia danych orbitalnych dla 1650 obiektów pasa Kuipera i przetworzenia ich za pomocą algorytmu wyszukującego skupiska i struktury. Algorytm przeszkolono tak, by potrafił odnaleźć znane jądro, czyli to odkryte w 2011 roku, a następnie sprawdzono, czy jest w stanie odnaleźć również inne, analogiczne struktury.

– Okazało się, że to pierwotne jądro nigdy nie występowało samodzielnie. Za każdym razem, gdy algorytm je odnajdywał, identyfikował również inne, podobne skupisko obiektów – powiedział główny autor badania. Nowo odkryte skupisko badacze nazwali „wewnętrznym jądrem”, ponieważ znajduje się ono bliżej, około 43 AU od Słońca. Wszystkie obiekty wewnętrznego jądra mają niezwykle kołowe orbity, niemal idealnie zgodne z płaszczyzną dysku Układu Słonecznego.

Ślad po narodzinach Układu Słonecznego

– Taka orbitalna stabilność to sygnał bardzo starej, niezakłóconej struktury. Takiej, która może dostarczyć wskazówek dotyczących ewolucji Układu Słonecznego, ruchów olbrzymich planet czy rodzajów środowisk międzygwiazdowych, przez które przechodził Układ Słoneczny. Może powiedzieć nam wiele o jego wczesnych dziejach – dodaje Siraj.

Zdaniem Davida Nesvorný’ego z Southwest Research Institute w Kolorado, jednego z autorów odkrycia z 2011 roku, nowe analizy przedstawione przez specjalistów z Uniwersytetu Princeton mogą okazać się szczególnie pomocne przy badaniu wspomnianej już migracji Neptuna z wewnętrznych części Układu Słonecznego – gdzie, jak się uważa, powstał – aż do jego obecnej orbity. Według Nesvorný’ego możliwe jest, że podczas przesuwania się Neptuna na zewnątrz obiekty pasa Kuipera tworzące jądro i wewnętrzne jądro zostały tymczasowo uwięzione grawitacyjnie, co doprowadziło do powstania obserwowanych obecnie skupisk, a następnie uwolnione, gdy planeta kontynuowała swoją wędrówkę.

Teraz pozostaje czekać na być może rozstrzygające dane, jakie powinny dostarczyć obserwacje prowadzone przez Obserwatorium Very C. Rubin w Chile. Jednym z zadań otwartego w tym roku obserwatorium jest właśnie badanie obiektów pasa Kuipera. – Im więcej dowiemy się o architekturze pasa Kuipera, tym lepiej zrozumiemy historię Układu Słonecznego – podsumowuje Siraj.

Źródło: New Scientist

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.