Αστρονόμοι εντόπισαν ουράνιο σώμα με «αδύνατη» ατμόσφαιρα πέρα από τον Ποσειδώνα

Σύνοψη

• Αστρονόμοι του Εθνικού Αστεροσκοπείου της Ιαπωνίας (NAOJ) εντόπισαν ατμόσφαιρα στον πλανητοειδή 2002 XV93.
• Πρόκειται για ένα ουράνιο σώμα διαμέτρου μόλις 500 χιλιομέτρων, το οποίο βρίσκεται στη Ζώνη Kuiper, σε απόσταση 38 Αστρονομικών Μονάδων (AU) από τη Γη.
• Η ανακάλυψη επιτεύχθηκε μέσω της μεθόδου της αστρικής απόκρυψης, αναλύοντας τη διάθλαση του φωτός.
• Η ατμόσφαιρα υπολογίζεται πως είναι 5 με 10 εκατομμύρια φορές πιο αραιή από της Γης και 50 έως 100 φορές πιο αραιή από του Πλούτωνα.
• Επόμενο βήμα η επιβεβαίωση της χημικής σύστασης (πιθανότατα μεθάνιο, άζωτο ή μονοξείδιο του άνθρακα) από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST).

Η σύγχρονη αστροφυσική βασίζεται σε συγκεκριμένα μοντέλα για την κατανόηση της εξέλιξης του Ηλιακού Συστήματος. Σύμφωνα με τα μέχρι σήμερα αποδεκτά δεδομένα, η διατήρηση μιας ατμόσφαιρας απαιτεί ισχυρή βαρυτική έλξη, συνεπώς περιορίζεται σε πλανήτες, μεγάλους πλανήτες-νάνους όπως ο Πλούτωνας και ογκώδεις δορυφόρους όπως ο Τιτάνας. 

Μια νέα δημοσίευση στο περιοδικό Nature Astronomy έρχεται να αναθεωρήσει πλήρως αυτήν την αντίληψη, επιβεβαιώνοντας την ύπαρξη ατμόσφαιρας σε ένα απροσδόκητα μικρό σώμα πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα.

Η έρευνα, με επικεφαλής τον Δρ. Ko Arimatsu από το Εθνικό Αστεροσκοπείο της Ιαπωνίας (NAOJ), εστιάζει στο Υπερποσειδώνιο Αντικείμενο (TNO) με την ονομασία (612533) 2002 XV93. Το συγκεκριμένο σώμα κατατάσσεται στους Plutinos (Πλουτωνίδες), δηλαδή στα ουράνια σώματα που βρίσκονται σε τροχιακή απήχηση 2:3 με τον Ποσειδώνα. Η ανακάλυψη αυτή αποδεικνύει ότι η δυναμική των αντικειμένων στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα είναι πολύ πιο πολύπλοκη από όσο υπολόγιζε η επιστημονική κοινότητα.

Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι ο πλανητοειδής 2002 XV93, με διάμετρο μόλις 500 χιλιόμετρα και απόσταση 38 AU από τη Γη, διαθέτει δική του ατμόσφαιρα. Η πίεσή της υπολογίζεται 5 με 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη από της Γης και αποτελείται πιθανότατα από μεθάνιο, άζωτο ή μονοξείδιο του άνθρακα. Το εύρημα ανατρέπει τον κανόνα που απαιτεί μεγάλη μάζα για τη συγκράτηση ατμοσφαιρικού περιβλήματος.

Λόγω της τεράστιας απόστασης –περίπου 5.6 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη– ο απευθείας οπτικός εντοπισμός του 2002 XV93 είναι πρακτικά αδύνατος με τα τρέχοντα επίγεια τηλεσκόπια. Η ομάδα του NAOJ χρησιμοποίησε τη μέθοδο της αστρικής απόκρυψης. Το φαινόμενο αυτό συμβαίνει όταν ένα ουράνιο σώμα του Ηλιακού Συστήματος διέρχεται ακριβώς μπροστά από ένα πιο απομακρυσμένο άστρο.

Εάν το αντικείμενο δεν διαθέτει ατμόσφαιρα, το φως του άστρου διακόπτεται απότομα κατά την έναρξη της απόκρυψης και επανεμφανίζεται εξίσου απότομα στο τέλος της. Στην περίπτωση του 2002 XV93, οι αστρονόμοι, αναλύοντας τις καμπύλες φωτός από δίκτυα παρατηρητηρίων, κατέγραψαν μια σταδιακή μείωση και επαναφορά της φωτεινότητας. Αυτή η διαβάθμιση προκαλείται από τη διάθλαση του αστρικού φωτός καθώς αυτό διαπερνά ένα αέριο περίβλημα, αποτελώντας αδιάσειστη απόδειξη ύπαρξης ατμόσφαιρας. Η ανάλυση αυτών των δεδομένων απαιτεί εξαιρετικά ακριβή χρονισμό και συντονισμό μεταξύ πολλαπλών επίγειων σταθμών παρατήρησης.

Το μέγεθος του 2002 XV93 (500 km) είναι μικρότερο από το 1/4 της διαμέτρου του Πλούτωνα (περίπου 2.376 km) και σημαντικά μικρότερο από άλλους πλανήτες νάνους όπως η Έρις ή ο Μακεμάκε. Η ατμόσφαιρά του, σύμφωνα με τα φασματοσκοπικά μοντέλα της μελέτης, χαρακτηρίζεται ως εξαιρετικά αραιή:

• Σύγκριση με τη Γη: 5 έως 10 εκατομμύρια φορές πιο αραιή.
• Σύγκριση με τον Πλούτωνα: 50 έως 100 φορές πιο αραιή, παρά το γεγονός ότι ο ίδιος ο Πλούτωνας διαθέτει ήδη μια εξαιρετικά λεπτή ατμόσφαιρα που διαστέλλεται και συστέλλεται ανάλογα με την εγγύτητα του στον Ήλιο.
• Πιθανή Σύσταση: Τα θερμοδυναμικά μοντέλα υποδεικνύουν την παρουσία πτητικών στοιχείων όπως το άζωτο, το μεθάνιο ή το μονοξείδιο του άνθρακα.

Η διατήρηση αυτών των αερίων σε ένα σώμα με τόσο ασθενές βαρυτικό πεδίο αποτελεί πρόκληση για τη φυσική των πλανητών. Οι επιστήμονες εικάζουν ότι η ατμόσφαιρα ενδέχεται να ανανεώνεται συνεχώς, είτε μέσω εξάχνωσης πάγων από το εσωτερικό του πλανητοειδούς λόγω γεωλογικής δραστηριότητας (κρυοηφαιστειότητα), είτε ως αποτέλεσμα πρόσφατης πρόσκρουσης κάποιου κομήτη που απελευθέρωσε παγιδευμένα αέρια.

Μέχρι σήμερα, η επιστημονική συναίνεση θεωρούσε τα μικρά αντικείμενα της Ζώνης του Kuiper ως νεκρούς, παγωμένους βράχους που παρέμεναν αναλλοίωτοι από τη δημιουργία του Ηλιακού Συστήματος. Η ανακάλυψη ατμόσφαιρας στο 2002 XV93 αποδεικνύει ότι το εξωτερικό τμήμα του πλανητικού μας συστήματος είναι γεωλογικά και χημικά ενεργό.

Οι ερευνητές καλούνται πλέον να επανεξετάσουν τις παραμέτρους εξάτμισης και συγκράτησης αερίων σε συνθήκες ακραίου ψύχους (όπου οι θερμοκρασίες προσεγγίζουν το απόλυτο μηδέν). Εάν ένα σώμα 500 χιλιομέτρων μπορεί να φιλοξενήσει ατμόσφαιρα, έστω και παροδικά, αυτό σημαίνει ότι δεκάδες χιλιάδες άλλα παρόμοια αντικείμενα που βρίσκονται στη Ζώνη Kuiper και στο Νέφος του Oort ενδέχεται να παρουσιάζουν αντίστοιχες, εξαιρετικά πολύπλοκες ιδιότητες.

Παρότι τα επίγεια παρατηρητήρια της Ιαπωνίας απέδωσαν τα πρώτα κρίσιμα δεδομένα μέσω των καμπυλών φωτός, απαιτείται ανεξάρτητη επιβεβαίωση. Σε αυτό το σημείο, ο ρόλος του James Webb Space Telescope (JWST) θεωρείται καταλυτικός. Ο προηγμένος φασματογράφος εγγύς υπέρυθρου (NIRSpec) του τηλεσκοπίου έχει την ικανότητα να αναλύσει το αμυδρό φως που αντανακλάται από το 2002 XV93 και να επιβεβαιώσει με απόλυτη ακρίβεια τη μοριακή δομή της ατμόσφαιράς του, διαχωρίζοντας οριστικά εάν πρόκειται για μεθάνιο ή μονοξείδιο του άνθρακα.

*Μπορείτε πλέον να προσθέσετε το Techgear.gr ως Προτιμώμενη Πηγή ενημέρωσης για τις αναζητήσεις σας στο Google Search!