מצפה הכוכבים של יפן מזהה אטמוספירה על גוף שמימי קטן מעבר למסלולו של פלוטו

חוקרים הקשורים למצפה האסטרונומי הלאומי של יפן תיעדו תגלית חסרת תקדים הקשורה לקצה המערכת הפלנטרית שלנו. מדענים זיהו עדויות ברורות לאווירה קלושה סביב הגוף השמימי מקוטלג באופן רשמי כ- (612533) 2002 XV93. קוטר העצם הסלעי והקרח הוא כ-500 קילומטרים. הוא מקיף את השמש במרחק של יותר מ-5.5 מיליארד קילומטרים. אזור נידח זה ממוקם בחגורת קויפר, אזור רחוק אף יותר ממסלולו של פלוטו.

הנתונים נלכדו באמצעות תופעה אסטרונומית ספציפית שתועדה בינואר 2024. צוותים של אנשי מקצוע ואסטרונומים חובבים עבדו יחד כדי לנטר את האירוע מבסיסי קרקע שהותקנו בערים קיוטו, נאגנו ופוקושימה. במהלך התצפית, הבהירות של כוכב רקע ירדה בהדרגה, במקום להיעלם בפתאומיות. דפוס מעבר אור זה מספק את החתימה הפיזית הדרושה כדי להוכיח את נוכחותה של שכבת גז המקיפה את העולם הקטן והמרוחק.

דינמיקה של הסתרת כוכבים ושבירה של אור

הטכניקה בה משתמש הצוות היפני מורכבת מרישום הרגע המדויק בו גוף שמימי עובר מול כוכב מרוחק ביחס לנקודת המבט של כדור הארץ. שיטה זו פועלת כמו מיקרוליקוי מרחבי. אם לאובייקט המנותח לא הייתה אטמוספרה, האור מהכוכב ברקע היה נעלם מיד כשהוא נחסם על ידי הסלע והיה מופיע שוב באותה מהירות. מכשירים אופטיים, לעומת זאת, תפסו התנהגות שונה במהלך המעבר של (612533) 2002 XV93.

רשומות פוטומטריות הדגימו מעבר חלק בבהירות שנמשך כ-1.5 שניות. שינוי הדרגתי זה מצביע על כך שאור הכוכב נשבר כאשר עבר דרך שכבת גז לפני שנחסם לחלוטין על ידי הגוף המוצק. כיפוף האור עובד כמו עדשה טבעית. משך הירידה בבהירות אפשר לחוקרים לחשב את הצפיפות וההיקף של מעטפת הגז סביב העצם הטרנס-נפטואני.

המדען Ko Arimatsu, מוביל המחקר, הדגיש את התפקיד הבסיסי של רשת שיתוף הפעולה שהוקמה בין מצפה כוכבים גדולים ואזרחים המצוידים בטלסקופים קטנים יותר. האיחוד של נקודות תצפית מרובות הפרוסות על פני שטח יפן הבטיח את הדיוק הדרוש כדי לאמת את האירוע. טכניקת הסתרת הכוכבים מאפשרת ללכוד פרטים מבניים של גופים זעירים שאי אפשר יהיה להשיג אפילו עם טלסקופי החלל המתקדמים ביותר של ימינו.

הרכב כימי ומאפיינים פיזיקליים של האובייקט

ניתוח נתוני האור גילה מידע מדויק על התנאים הקיצוניים שעל פני השטח של הגוף השמימי. הלחץ האטמוספרי המוערך על ידי אסטרונומים נמוך פי 5 מיליון עד פי 10 מיליון מהלחץ שנרשם בגובה פני הים על פני כדור הארץ. למרות הנדירות הקיצונית, כמות הגז מספיקה כדי לשנות את התפשטות אור הכוכבים. מודלים תרמודינמיים מצביעים על כך שהגזים הסבירים ביותר להרכיב אטמוספירה זו כוללים מתאן, חנקן או פחמן חד חמצני.

גודלו הקטן של החפץ הופך את התגלית לרלוונטית עוד יותר לקהילה המדעית הבינלאומית. (612533) 2002 XV93 בקוטר של כ-500 קילומטרים, גודל צנוע בהשוואה לקוטר של פלוטו, שקוטרו 2,377 קילומטרים. היכולת של גוף קטן כל כך לשמור על שכבה גזית נוגדת את חוקי הפיזיקה הפלנטרית שיושמו עד היום באזור החיצוני של מערכת השמש.

• הגוף השמימי מסתובב במרחק של יותר מ-5.5 מיליארד קילומטרים מהשמש.
• הגילוי התרחש מטלסקופים הממוקמים בקיוטו, נאגנו ופוקושימה.
• זמן השבירה של אור הכוכבים נמשך בדיוק 1.5 שניות.
• הלחץ האטמוספרי המחושב נמוך עד פי 10 מיליון מזה שבכדור הארץ.
• היסודות הכימיים מתאן וחנקן הם המועמדים העיקריים בהרכב.

נוכחותם של יסודות נדיפים אלה במצב גזי דורשת תנאי טמפרטורה ולחץ ספציפיים. בסביבה המקפיאה של חגורת קויפר, רוב הגזים צריכים להישאר במצב מוצק, מופקדים על פני השטח בצורה של קרח. סובלימציה מתמשכת, או שחרור אקטיבי של חומר פנימי, הם מנגנונים הכרחיים כדי לחדש את האטמוספירה הקלושה, ולמנוע ממנה להתפוגג לחלוטין לוואקום של החלל במשך אלפי שנים.

Leia Tambem

בית המשפט העליון באיטליה מאשר את חוקיות המלון שהציע רק מים מינרליים ללקוח

National Geographic Traveller מכריזה על הזוכים בתחרות צילומי טיולים

פרארי מציגה את לוס, המכונית החשמלית הראשונה, וזוכה לביקורת נוקבת מהמעריצים ומהשוק

אתגר למודלים של היווצרות פלנטרית

מבחינה היסטורית, מדענים האמינו שלגופים קטנים וקרים כאלה אין יכולת כבידה לשמור על אטמוספירה יציבה. כוח הכבידה החלש של חפץ באורך 500 קילומטר בשילוב עם טמפרטורות קרובות לאפס המוחלט העדיפו אובדן מהיר של כל גז לחלל החיצון. הרשומה הפוטומטרית החדשה משנה באופן קיצוני את ההשקפה המבוססת הזו על התנהגותם של עצמים טרנס-נפטוניים.

עד לאישור אירוע זה, פלוטו נותר הדוגמה היחידה המוכחת של גוף עם אטמוספירה באזור זה של החלל. המחקר המפורט פורסם בכתב העת המדעי Nature Astronomy, אחד מכתבי העת הנחשבים בתחום. המאמר סולל את הדרך לעדכון מלא של הקטלוגים האסטרונומיים ומעודד מסעות תצפית חדשים המכוונים לגופים קטנים אחרים בחגורת קויפר.

מומחים בדינמיקה של מסלולים סבורים כי התופעה שזוהתה יכולה להצביע על פעילות גיאולוגית גדולה בהרבה מזו שהניחו בעבר בפאתי מערכת השמש. קיומה של אטמוספירה פעילה מצביע על כך שבפנים העולמות הקטנים הללו עשויים להכיל מקורות חום שנותרו מזמן היווצרות מערכת השמש, שהתרחשה לפני כ-4.6 מיליארד שנים.

השערות געשיות והשפעות מרחביות

אסטרופיזיקאים עובדים כעת על שני תהליכים עיקריים כדי להסביר את המקור והתחזוקה של שכבת הגז הבלתי צפויה הזו. ההשערה הראשונה כוללת התרחשות של התפרצויות קריו-וולקניות. בניגוד להרי געש יבשתיים המפיצים מאגמה לוהטת, הרי געש קריו משחררים תערובות של מים, אמוניה ומתאן מהפנים הקפוא של כוכב הלכת הננסי. חומר נדיף זה מגיע אל פני השטח ומתעדכן באופן מיידי, ומזין את המעטפת האטמוספרית.

קו החקירה השני מצביע על אירוע חיצוני אלים. פגיעה לאחרונה בגוף שמימי קטן יותר, כגון כוכב שביט תועה או אסטרואיד, עשויה לחמם את פני השטח של (612533) 2002 XV93. האנרגיה הקינטית שנוצרה מההתנגשות תספיק כדי להמיס ולאדות שכבות קרח עמוקות, ולשחרר ענן של חומר נדיף שנשאר לכוד על ידי כוח המשיכה המקומי החלש. שתי ההשערות עוברות הערכה מתמטית קפדנית על ידי מרכזי מחקר.

הגילוי מחזק את האינטרס האסטרטגי של סוכנויות החלל במשימות עתידיות המיועדות לאזור החיצוני. עצמים פרימיטיביים מכילים רמזים כימיים שלמים לגבי היווצרות מערכת השמש. הם מייצגים את השרידים הקפואים של הדיסק הפרוטופלנטרי הראשוני שהוליד את כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת הענקיים. חגורת קויפר אינה נתפסת עוד כסביבה אינרטית וכיום נתפסת כמרחב דינמי של תהליכים גיאופיזיים מורכבים.