Naukowcy odkryli, że małe lodowe ciało zlokalizowane w odległym Pasie Kuipera posiada wykrywalną atmosferę. Odkrycie to podważa długo utrzymywane poglądy na temat tego, które ciała niebieskie są w stanie utrzymać powłoki gazowe. Obiekt, oficjalnie oznaczony jako (612533) 2002 XV93, jest znacznie mniejszy od Plutona i ma średnicę mniejszą niż 500 kilometrów. Pomimo skromnych rozmiarów i ogromnej odległości od Słońca, zatrzymuje cienką warstwę gazu, która załamuje światło gwiazd, otwierając nowe perspektywy w zakresie dynamiki substancji lotnych w zewnętrznym Układzie Słonecznym.
Nieoczekiwane pokrycie gwiazd
Odkrycie było możliwe dzięki rzadkiemu zjawisku astronomicznemu zwanemu zakryciem. 10 stycznia 2024 obiekt 2002 XV93 przeszedł dokładnie wzdłuż linii wzroku pomiędzy obserwatorem a odległą gwiazdą. Zespół kierowany przez Ko Arimatsu z Uniwersytetu w Kioto obserwował wydarzenie z trzech różnych miejsc w Japonii.
W próżni światło gwiazdy znikało i pojawiało się niemal natychmiast, gdy obiekt je zasłonił, a następnie otworzył. Obserwacje pokazały jednak inny obraz. Światło gwiazdy stopniowo zanikało i powracało do normy w ciągu około 1,5 sekundy. Tak powolne przejście wskazywało, że światło gwiazd zostało załamane, czyli załamane, przez ośrodek otaczający obiekt – rozrzedzoną atmosferę.
Widmowa skorupa
Atmosfera występująca wokół 2002 XV93 jest niezwykle rzadka. Naukowcy szacują, że ciśnienie powierzchniowe mieści się w zakresie od 100 do 200 nanobarów. Aby zrozumieć skalę:
* Jest około 5-10 milionów razy cieńsza niż atmosfera ziemska.
* Jest około 50-100 razy cieńsza niż i tak już delikatna atmosfera Plutona.
„Nie można nim oddychać, nie czuć od niego wiatru i w niczym nie przypomina on ziemskiego nieba” – wyjaśnia Arimatsu. „Jednak z naukowego punktu widzenia nie jest to bez znaczenia, ponieważ nawet tak cienka atmosfera znacznie załamuje światło gwiazd, a to wskazuje na obecność lub napływ lotnych gazów wokół bardzo małego lodowego ciała”.
Chociaż zespołowi nie udało się bezpośrednio przeanalizować składu chemicznego gazu, zidentyfikował najbardziej prawdopodobne składniki. Biorąc pod uwagę lodowate temperatury zewnętrznego Układu Słonecznego, atmosfera prawdopodobnie składa się z metanu, azotu i tlenku węgla – substancji wystarczająco lotnych, aby w tak ekstremalnych warunkach istnieć w stanie gazowym.
Podważanie konwencjonalnej wiedzy
Odkrycie to rodzi poważne pytania dotyczące natury małych ciał w Układzie Słonecznym. Do tej pory wykrywalne atmosfery kojarzono głównie z planetami, planetami karłowatymi i dużymi księżycami. Obecność atmosfery na obiekcie tak małym jak 2002 XV93 sugeruje, że nasze rozumienie zatrzymywania i tworzenia się atmosfer może wymagać rewizji.
2002 XV93 należy do grupy obiektów znanych jako plutino, które znajdują się w stabilnym rezonansie orbitalnym z Plutonem (okrążają Słońce trzy razy na każde dwa orbity Neptuna). Istnienie tutaj atmosfery oznacza, że procesy takie jak odgazowanie z wnętrza, aktywność wulkaniczna, a nawet niedawne zderzenia kosmiczne mogą aktywnie uzupełniać rezerwy gazu na tych małych światach.
Ben Monte z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii podkreśla znaczenie tego odkrycia: „Atmosfera istnieje, ale nie rozumiemy dlaczego… Z pewnością podważa to założenie, że nawet rzadka, przejściowa atmosfera nie może istnieć na tak małym ciele”.
Dlaczego to jest ważne?
To odkrycie przesuwa granice tego, co uważamy za „aktywne” w Układzie Słonecznym. Sugeruje to, że małe ciała lodowe nie są po prostu statycznymi, zamarzniętymi skałami, ale mogą mieć dynamiczne środowiska powierzchniowe napędzane siłami wewnętrznymi lub zewnętrznymi. W miarę jak astronomowie kontynuują badania Pasa Kuipera, takie odkrycia podkreślają złożoność tych odległych światów i wskazują na różnorodność sposobów tworzenia i utrzymywania się atmosfer, nawet w najmniejszych skalach.
