Źródło zdjęcia: NASA
Naukowcy z Southwest Research Institute uważają, że mają teorię, która mogłaby pomóc wyjaśnić, dlaczego tak mało obiektów w pasie Kuipera - zespół obiektów poza orbitą Neptuna. Według teorii powstawania układów planetarnych w pasie Kuipera powinno być 100 razy więcej materiału niż zaobserwowali astronomowie. Naukowcy uważają, że gazowi olbrzymy, w tym Neptun, uformowały się bliżej Słońca i powoli oddalały się z czasem. Gdy Neptune wyemigrowało, mogło wypchnąć obiekty Kuipera z Układu Słonecznego.
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Southwest Research Institute (SwRI) i Observatoire de la C? Te d’Azur zawiera wyjaśnienie jednego z bardziej tajemniczych aspektów populacji obiektów poza Neptunem. W ten sposób zapewnia unikalny wgląd w dysk proto-planetarny, z którego powstały planety Układu Słonecznego. Wyniki zostaną opublikowane w numerze Nature z 27 listopada.
Pas Kuipera to obszar Układu Słonecznego, który rozciąga się na zewnątrz od orbity Neptuna, zawierający miliardy lodowatych obiektów o długości od kilometrów do tysięcy kilometrów. Został odkryty w 1992 roku i od tego czasu skatalogowano prawie 1000 obiektów. Niektóre z tych obiektów są bardzo duże - największy ma średnicę ponad 1000 kilometrów.
Gdy astronomowie badali tę strukturę, ujawniła się tajemnica. Podobnie jak większość planet Układu Słonecznego, duże obiekty z pasów Kuipera powstają z mniejszych obiektów, które skleiły się ze sobą podczas zderzenia. Aby proces ten działał w odległych regionach poza Neptunem, pas Kuipera musiałby zawierać ponad 10 razy więcej materiału niż na Ziemi. Jednak badania teleskopowe tego regionu pokazują, że obecnie zawiera on około jednej dziesiątej masy Ziemi lub mniej.
Aby rozwiązać zagadkę, naukowcy od kilku lat szukają sposobu na usunięcie ponad 99 procent materiału pasa Kuipera. Jednak dr Harold Levison (SwRI) i dr Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C? Te d'Azur z Nicei, Francja) opisują w swoim artykule „Formowanie pasa Kuipera przez zewnętrzny transport przedmiotów podczas migracji Neptuna” że pas Kuipera wcale nie stracił dużo masy.
„Problem wyczerpania masy od dłuższego czasu wbija się nam do gardła”, mówi Levison, pracownik naukowy w dziale badań kosmicznych SwRI. „Wygląda na to, że w końcu możemy uzyskać możliwą odpowiedź”.
Levison i Morbidelli twierdzą, że dysk proto-planetarny, z którego powstały wszystkie planety, asteroidy i komety, miał dotychczas nieprzewidzianą krawędź w obecnej lokalizacji Neptuna, która wynosi 30 jednostek astronomicznych (AU, średnia odległość między Słońcem a Ziemią) oraz że region zajmowany obecnie przez pas Kuipera był pusty. Wszystkie obiekty pasa Kuipera, które widzimy poza Neptunem, uformowały się znacznie bliżej Słońca i zostały przetransportowane na zewnątrz podczas końcowych etapów formowania się planety.
Naukowcy od 20 lat wiedzą, że orbity gigantycznych planet poruszały się podczas ich tworzenia. W szczególności Uran i Neptun uformowały się bliżej Słońca i migrowały na zewnątrz. Levison i Morbidelli pokazują, że Neptune mógł pchnąć wszystkie obserwowane obiekty pasa Kuipera na zewnątrz podczas migracji.
„Naprawdę nie rozwiązaliśmy problemu wyczerpania masy, obchodziliśmy go”, mówi Levison. „Według naszej pracy pustka poza Neptunem była prawdopodobnie pozbawiona przedmiotów”.
Jednak w tym modelu wnętrze regionu do 30 AU zawierało wystarczającą ilość materiału do uformowania obiektów pasa Kuipera. Mechanizmy zastosowane przez Neptuna do wypchnięcia pasa Kuipera wpłynęły tylko na niewielką część obiektów. Stały się one obiektami obserwowanymi przez astronomów; reszta została rozproszona z Układu Słonecznego przez Neptuna. Ta nowa teoria wyjaśnia wiele obserwowalnych cech zewnętrznego Układu Słonecznego, w tym charakterystykę orbit obiektów pasów Kuipera i lokalizację Neptuna.
„Jednym z zagadkowych aspektów migracji Neptuna jest to, dlaczego zatrzymał się tam, gdzie to zrobił” - mówi Morbidelli. „Nasz nowy model również to wyjaśnia. Neptun migrował, dopóki nie uderzył o krawędź dysku proto-planetarnego, w którym to momencie nagle się zatrzymał. ”
NASA, National Science Foundation i Centre National de la Recherche Scientifique w Paryżu sfinansowały te badania.
Oryginalne źródło: SwRI News Release
