Widok orbit obiektu Buffy i innych obiektów pasa Kuipera. Źródło zdjęcia: CFHT Kliknij, aby powiększyć
Zespół astronomów pracujących w Kanadzie, Francji i Stanach Zjednoczonych odkrył niezwykłe małe ciało krążące wokół Słońca poza Neptunem, w regionie astronomowie nazywają pas Kuipera. Ten nowy obiekt znajduje się dwa razy dalej od Słońca niż Neptun i jest mniej więcej o połowę mniejszy od Plutona. Bardzo niezwykła orbita ciała jest trudna do wyjaśnienia przy użyciu poprzednich teorii formowania się zewnętrznego Układu Słonecznego.
Obecnie 58 jednostek astronomicznych od Słońca (1 jednostka astronomiczna lub AU to odległość między Ziemią a Słońcem), nowy obiekt nigdy nie zbliża się bliżej niż 50 AU, ponieważ jego orbita jest zbliżona do kołowej. Prawie wszystkie obiekty pasa Kuipera odkryte poza Neptunem znajdują się w odległości od 30 AU do 50 AU. Po przekroczeniu 50 AU wydaje się, że główny pas Kuipera kończy się, a to, co kilka obiektów odkrytych poza tą odległością znajdowało się na orbitach o bardzo dużej mimośrodowości (nieokrągłej). Większość z tych orbit o wysokim mimośrodowości jest wynikiem „rzucania” Neptuna na zewnątrz przez grawitacyjną procę. Ponieważ jednak ten nowy obiekt nie zbliża się bliżej niż 50 jednostek AU, potrzebna jest inna teoria, aby wyjaśnić jego orbitę. Komplikując problem, orbita obiektu ma również ekstremalne nachylenie, pochylone (pochylone) pod kątem 47 stopni w stosunku do reszty Układu Słonecznego.
Odkrycie i działania następcze
Obiekt, który otrzymał oficjalne oznaczenie 2004 XR 190 w oficjalnym ogłoszeniu Międzynarodowej Unii Astronomicznej, został odkryty podczas rutynowej operacji kanadyjsko-francuskiego badania ekliptyki samolotów (CFEPS), prowadzonego w ramach Legacy Survey na kanale France France Hawaii Telescope. Na razie odkrywcy używają tymczasowego pseudonimu „Buffy” do identyfikacji nowego obiektu, chociaż zaproponowali inną oficjalną nazwę zgodnie z normalnymi procedurami nazywania takich obiektów.
Buffy wyodrębniono z góry danych Legacy Survey (około 50 gigabajtów na godzinę pracy) przez potężne komputery przeczesujące zdjęcia teleskopowe i produkujące setki kandydatów. Astronomowie przeszukują następnie kandydatów, aby zidentyfikować odległe komety.
Astronom Lynne Allen z University of British Columbia jako pierwsza zwróciła uwagę na nowy obiekt, ponieważ zakończyła wstępną identyfikację w trakcie przetwarzania danych CFEPS od grudnia 2004 r. „Było dość jasno w porównaniu ze zwykłymi obiektami z pasów Kuipera, które znaleźć ”, powiedział dr Allen,„ ale bardziej interesujące było to, jak daleko było ”.
Jasność obiektu oznacza, że jego średnica prawdopodobnie wynosi od 500 do 1000 kilometrów (300 do 600 mil). Buffy jest więc bardzo dużym obiektem pasa Kuipera, ale około pół tuzina jest większych.
„Natychmiast zdaliśmy sobie sprawę, że obiekt znajduje się około dwa razy dalej od Neptuna od Słońca i że jego orbita jest potencjalnie prawie okrągła”, powiedział profesor UBC Brett Gladman, który zauważył niezwykłą naturę obiektu podczas określania jego orbity, „ale dalsze obserwacje były wymagane."
Wymagane są obserwacje obiektu pasa Kuipera trwające od jednego do dwóch lat, zanim można będzie dokładnie zmierzyć jego orbity. Pierwsze dodatkowe obserwacje Buffy pojawiły się w październiku 2005 roku, kiedy Gladman i Phil Nicholson z Cornell University użyli 5-metrowego teleskopu Hale do ponownej obserwacji obiektu.
Pomiar nowej pozycji Buffy wykazał, że orbita była nie tylko bardzo pochylona, pochylona (pochylona) pod kątem 47 stopni do płaszczyzny układu planetarnego (zasadniczo wiążąc zapis obiektu z pasem Kuipera), ale potwierdziła, że Buffy nie była podobna do żadnej innej poprzednio znany obiekt, ponieważ znajdował się na prawie okrągłej orbicie w bardzo dużej odległości.
Więcej pomiarów pozycji Buffy na zdjęciach z teleskopów w Kitt Peak National Observatories w Arizonie przez członków zespołu Joela Parkera (Southwest Research Institute), a także JJ Kavelaarsa (National Research Council of Canada, Herzberg Institute of Astrophysics) i Wes Fraser (University of Victoria), do listopada 2005 r. Poprawiła szacunki dotyczące najbliższego podejścia Buffy do Słońca. Dodatkowe obserwacje, w celu dalszego potwierdzenia orbity, zostały następnie dostarczone przez projekt CFHT Legacy Survey. Astronomowie będą musieli poczekać do lutego 2006 r., Aby zmierzyć dokładne szczegóły orbity Buffy.
Zespół zgłosił swoje znalezisko do Minor Planet Center, izby rozrachunkowej do pomiarów astronomicznych nowych mniejszych planet. „Znalezienie pierwszego znanego obiektu o prawie okrągłej orbicie powyżej 50 jednostek AU jest naprawdę intrygujące” - zareagował Brian Marsden, dyrektor RPP.
Trudne teorie
Chociaż nie jest to ani najmniejszy, ani największy, ani najodleglejszy obiekt odkryty w tym regionie, nowy obiekt w pasie Kuipera ma bardzo niezwykłą orbitę, która podważa teorie ewolucji Układu Słonecznego.
Dlaczego orbita Buffy jest tak niezwykła? Tylko jeden inny wykryty obiekt, Sedna, znajduje się dalej niż 50 jednostek astronomicznych (AU) od Słońca na całej swojej orbicie. Jednak Sedna znajduje się na bardzo eliptycznej orbicie, osiągając 76 AU, po czym wraca poza 900 AU. W przeciwieństwie do tego Buffy spędza cały swój czas w wąskim przedziale między 52 a 62 AU od Słońca. W połączeniu z przechyleniem na orbicie, ten nowy obiekt rzuca wyzwanie obecnym teoriom na temat historii wczesnego Układu Słonecznego.
Astronomowie wykryli inne obiekty z pasów Kuipera, które spędzają większość czasu powyżej 50 jednostek AU. Są one na bardzo eliptycznych orbitach i prawie wszystkie znajdują się w odległości 38 AU od Słońca. To bliskie podejście stawia te obiekty w zasięgu grawitacyjnego wpływu Neptuna. Uważa się, że obiekty te zostały rozrzucone na swoje obecne orbity za pomocą grawitacyjnej procy z Neptunem. Ta grupa obiektów została więc nazwana „dyskiem rozproszonym”.
Przed odkryciem Buffy odkryto kilka innych obiektów z pasów Kuipera, które spędzają większość swojego czasu powyżej 50 jednostek AU, takich jak te na „Rozproszonym dysku”, ale nie zbliżyły się w zasięgu grawitacyjnym Neptuna. Ta grupa została nazwana „rozszerzonym dyskiem rozproszonym”. Dwóch z jej członków to TL8 1995 i 2000 YW134, które zbliżają się do 40 AU Słońca, ale mają dość eliptyczne orbity, które zabierają ich z powrotem poza 60 AU. Dwa kolejne skrajne przykłady „rozszerzonego dysku rozproszonego” to 2000 CR105, który zbliża się do 44 jednostek AU, oraz Sedna, która nigdy nie zbliża się do Słońca niż 76 jednostek AU.
Ze względu na duże mimośrodowości obiekty te prawdopodobnie zostały silnie zakłócone przez coś, chociaż nie mógł to być Neptun, ponieważ nie są wystarczająco blisko, aby zostać rozproszonym przez siłę grawitacji tej planety. Ponieważ zarówno Sedna, jak i CR105 z 2000 r. Podróżują również ponad 500 jednostek AU od Słońca, jedna z teorii mówi, że po rozproszeniu przez Neptuna, przechodząca gwiazda mogła odciągnąć swoje najbliższe podejście od Słońca.
Buffy jest wyraźnie członkiem „Extended Scattered Disk”. Jednak prawie okrągła orbita Buffy wyróżnia ją spośród innych członków. Ponadto duże przechylenie orbity Buffy nie jest tak łatwo wyjaśnione pomysłem przelatującej gwiazdy. Gdyby gwiazda mogła tak silnie wpłynąć na Buffy, powinna również zakłócić znaczną część głównego pasa Kuipera. Ponieważ astronomowie nie wykrywają tak silnych zakłóceń, potrzebna jest bardziej złożona teoria, aby wyjaśnić orbitę Buffy.
Nieuchwytnym wyjaśnieniem mogą być skutki uboczne wynikające z rearanżacji Układu Słonecznego na wczesnym etapie jego historii. Jedną z możliwości jest to, że gdy orbita Neptuna powoli rozszerza się w młodym Układzie Słonecznym, złożone interakcje grawitacyjne mogły spowodować, że niektóre orbity pasa Kuipera ulegną kołowej i przechyleniu. Chociaż orbita Buffy mogła zostać stworzona w ten sposób, teoria ta nie wydaje się wyjaśniać 2000 CR105 i Sedny. To nowe odkrycie jest ekscytujące, ponieważ powoduje, że ponownie zastanawiamy się, jak powstał pas Kuipera.
Przyszłość
W ciągu ostatniej dekady teorie dotyczące formowania się naszego zewnętrznego Układu Słonecznego zostały przesunięte do granic możliwości: należy wyjaśnić niezwykłe obiekty z pasów Kuipera, takie jak Buffy, które nigdy nie zbliżają się do Neptuna, ale mają duże nachylenie.
Chociaż istnieją teorie wyjaśniające poszczególne obiekty, odtworzenie całego zestawu znanych obiektów za pomocą jednego procesu stanowi trudne wyzwanie dla obecnych modeli układu słonecznego. Ponieważ niezwykłe obiekty, takie jak Buffy, są bardzo rzadkie, astronomowie wciąż drapią powierzchnię ciemnych rogów pasa Kuipera. Przyszłe zakrojone na szeroką skalę badania, które systematycznie badają pas Kuipera, to jedyny sposób, aby odblokować tajemnice tego, co wydarzyło się na początku historii naszego Układu Słonecznego.
Oryginalne źródło: Teleskop Kanada-Francja-Hawaje
