Slávne teleskopy našli za Neptúnom 27 záhadných telies. Popierajú fyziku

Vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST) a legendárny Hubblov vesmírny ďalekohľad opäť dokázali, že v tandeme nemajú konkurenciu. Astronómovia zamerali ich optiku na tie najvzdialenejšie a najtemnejšie kúty našej slnečnej sústavy za dráhou planéty Neptún. Výsledkom je objav 27 úplne nových transneptúnskych objektov (TNO), ktoré v sebe ukrývajú nečakané tajomstvo z čias formovania nášho planetárneho systému.

Tieto malé ľadové telesá dosahujú priemer menší ako 40 kilometrov, pričom tie najmenšie z nich majú iba okolo 10 kilometrov. Ide o skutočné stavebné kamene planét, ktoré sa zasekli v čase a nikdy nedostali šancu narásť do plnohodnotných svetov. Ich vlastnosti však zásadne spochybňujú to, čo sme si doteraz mysleli o ich vzniku a vývoji.

Podrobné pozorovania totiž odhalili anomáliu, ktorú žiadny teoretický model nepredpovedal. Nové poznatky o vesmírnych anomáliách pribúdajú čoraz rýchlejšie a potvrdzujú, že hranice poznania sa neustále posúvajú. Dôkazom je aj to, že NASA nedávno našla vo vesmíre desiatky ďalších podozrivých objektov.

Nedotknuté fosílie z úsvitu slnečnej sústavy

Doterajšie vedecké simulácie predpokladali, že malé telesá na okraji slnečnej sústavy museli počas miliárd rokov čeliť neustálemu bombardovaniu mikrometeoritmi a zrážkam. Tieto nárazy mali rozdrviť a premiešať ich povrchový materiál, čo by viedlo k odlišnému sfarbeniu a chemickému zloženiu v porovnaní s ich väčšími súrodencami.

Analýza pod vedením Anastasie Morgan z University of Northern Arizona však priniesla presný opak. Drobné transneptúnske objekty vyzerajú takmer úplne nedotknuto, akoby vznikli len včera. Ich povrch si zachoval presne také chemické vlastnosti a farbu, aké mali v čase zrodu pred 4,5 miliardami rokov.

Podľa vedcov je fascinujúce, že tieto mikrosvety si dokázali uchovať svoju pôvodnú genetickú stopu. Namiesto rozbitých a premenených povrchov máme pred sebou čisté, pôvodné planetesimály, ktoré si akoby pamätajú podmienky svojho vzniku v mladom protoplanetárnom disku okolo Slnka.

Rozdiel medzi dynamicky chladnými a horúcimi telesami

Vzdialené telesá za Neptúnom rozdeľujú astronómovia do dvoch hlavných kategórií. Prvou skupinou sú takzvané dynamicky chladné telesá, ktoré obývajú klasický Kuiperov pás. Tieto objekty sa pohybujú po takmer dokonalých kruhových dráhach v rovine ekliptiky a od svojho vzniku sa prakticky nepohli zo svojho pôvodného miesta.

Druhú skupinu tvoria dynamicky horúce objekty, ktoré pôvodne vznikli bližšie k Slnku, konkrétne medzi dráhami Uránu a Neptúna. Gravitačné manévre a rezonancie rastúcich plynných obrov ich však v ranných fázach systému vymrštili na vysoko sklonené a eliptické dráhy do takzvaného rozptýleného disku.

Prekvapivé je, že ani tento divoký gravitačný tanec nezanechal na horúcich telesách viditeľné stopy opotrebovania. Hoci prešli dramatickým sťahovaním naprieč slnečnou sústavou, ich povrchové zloženie zostalo identické s ich pôvodným rodiskom, čo astronómov stavia pred novú hádanku.

Dve možné vysvetlenia záhady

Tento objav núti astrofyzikov premýšľať nad dvoma základnými scenármi. Prvou možnosťou je, že v odľahlých končinách slnečnej sústavy dochádza k podstatne menšiemu počtu zrážok, než predpokladali doterajšie odhady hustoty telies. To by znamenalo, že vonkajší okraj je omnoho prázdnejší a pokojnejší, než sme si mysleli.

Druhá hypotéza počíta s tým, že ku kolíziám dochádza v očakávanej miere, no ich mechanika funguje inak. Zrážky malých telies pri nízkych vzájomných rýchlostiach nemusia povrch drasticky pretvárať ani obnažovať hlbšie vrstvy podložia tak, ako to pozorujeme vo vnútornej slnečnej sústave.

Obe možnosti znamenajú, že súčasné modely ranného vývoja nášho planetárneho systému potrebujú zásadnú revíziu. Zistenia publikované v prestížnom vedeckom časopise The Astronomical Journal tak otvárajú úplne novú kapitolu výskumu Kuiperovho pásu.

Webbovo infračervené videnie odhalilo skutočné rozmery

Presné určenie veľkosti takto vzdialených telies bolo v minulosti obrovským problémom. Vo viditeľnom svetle závisí jasnosť objektu nielen od rozmerov, ale najmä od odrazivosti jeho povrchu, teda albeda. Tmavé väčšie teleso sa tak môže javiť rovnako jasné ako drobný kus mimoriadne lesklého ľadu.

Tu nastúpil Vesmírny teleskop Jamesa Webba so svojimi infračervenými prístrojmi. V infračervenom spektre totiž vyžarované teplo priamo súvisí s fyzickou veľkosťou telesa bez ohľadu na jeho povrchovú farbu. Výskumníčka Marielle Eduardo z University of Victoria vďaka tomu presne zmerala priemery všetkých 27 telies.

Ukázalo sa, že distribúcia veľkostí je rovnaká pre chladnú aj horúcu populáciu transneptúnskych telies. Samotný proces formovania planetesimál teda fungoval veľmi univerzálne bez ohľadu na to, či daný materiál vznikal v hustejšom alebo redšom prostredí protoplanetárneho disku.

Pozorovania na samej hranici technologických možností

Detekcia týchto miniatúrnych telies na vzdialenosť miliárd kilometrov posunula možnosti Webba a Hubbla na absolútny limit. Nové objekty dosahujú zdanlivú magnitúdu v rozsahu 24,1 až 29,3, čo je extrémne slabé svetlo. Vedci túto náročnosť prirovnávajú k pokusu zahliadnuť zo Zeme svetlo jedinej svätojánskej mušky sediacej na povrchu Mesiaca.

Išlo o doteraz najhlbší a najdetailnejší optický prieskum transneptúnskeho priestoru v histórii astronómie. Spojenie špičkového rozlíšenia Hubblovho teleskopu a bezkonkurenčnej infračervenej citlivosti JWST umožnilo nahliadnuť tam, kde predchádzajúce generácie prístrojov videli len čiernu prázdnotu.

Tieto objavy potvrdzujú, že moderná vesmírna veda sa nachádza v zlatej ére. Spoločné pozorovania z dvoch rozličných observatórií nám ukazujú slnečnú sústavu v detailoch, o akých sme pred dekádou mohli iba snívať, a prepisujú naše chápanie vlastného kozmického domova.

Čítajte viac z kategórie: Novinky