Astronomowie odkryli cienką atmosferę wokół małego lodowego świata położonego daleko za orbitą Plutona. To odkrycie podważa długo utrzymywane poglądy na temat zewnętrznego Układu Słonecznego. Obiekt oznaczony (612533) 2002 XV93 to obiekt transneptunowy (TNO) o średnicy około 500 kilometrów.
Według ogólnie przyjętych modeli naukowych ciała tej wielkości i temperatury są zbyt zimne i mają zbyt słabą grawitację, aby utrzymać atmosferę. Jednak dane zebrane przez zespół naukowców pod przewodnictwem dr Ko Arimatsu z Obserwatorium Astronomicznego Ishigakijima sugerują coś innego. Wyniki opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy wskazują, że ten odległy lodowy obiekt posiada tymczasową atmosferę, co rodzi nowe pytania dotyczące aktywności geologicznej w najdalszych zakątkach naszego układu planetarnego.
Rzadkie zakrycie gwiazd
Odkrycie było możliwe dzięki zjawisku znanemu jako zakrycie gwiazd. 10 stycznia 2024 roku obiekt 2002 XV93 przeszedł bezpośrednio pomiędzy Ziemią a odległą gwiazdą tła. Gdy obiekt przekroczył linię wzroku w kierunku gwiazdy, astronomowie śledzili zmiany w świetle gwiazd.
Gdyby obiekt miał stałą powierzchnię pozbawioną atmosfery, światło gwiazdy natychmiast zniknęłoby. Zamiast tego światło stopniowo przygasało, zanim zniknęło całkowicie. To stopniowe przyciemnianie wskazuje, że światło gwiazd przeszło przez warstwę gazu – atmosferę – zanim zostało zablokowane przez ciało stałe.
Dla porównania, 2002 XV93 jest znacznie mniejsza od Plutona, którego średnica wynosi 2377 kilometrów. Chociaż wiadomo, że Pluton ma cienką atmosferę, wcześniejsze badania innych TNO nie przyniosły pozytywnych wyników. Większość naukowców uważała, że ekstremalnie zimno i słaba grawitacja tych odległych światów powoduje, że wszelkie gazy albo zamarzają na powierzchni, albo uciekają w przestrzeń kosmiczną.
Zjawisko przemijające
Atmosfera znaleziona około 2002 XV93 nie jest zjawiskiem trwałym. Obliczenia pokazują, że rozproszy się w ciągu mniej niż 1000 lat, jeśli nie będzie stale uzupełniany. Oznacza to, że atmosfera powstała lub odnowiła się stosunkowo niedawno w astronomicznej skali czasu.
Źródło tego gazu pozostaje jednak tajemnicą. Obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) nie wykazały żadnych śladów zamrożonych gazów na powierzchni, które mogłyby sublimować (przejść ze stanu stałego w gaz) i zasilać atmosferę. Wyklucza to najprostsze wyjaśnienie: ogrzewanie powierzchni lodu przez światło słoneczne.
Dwie główne teorie
Ponieważ sublimacja powierzchniowa jest mało prawdopodobna, badacze proponują dwa alternatywne mechanizmy istnienia atmosfery:
- Aktywność kriowulkaniczna : Zdarzenie wewnętrzne mogło wyprowadzić na powierzchnię zamrożone lub płynne gazy z głębi obiektu. Sugeruje to, że 2002 XV93 może być nadal aktywna geologicznie, co jest zaskakujące jak na tak małe i odległe ciało.
- Niedawne uderzenie : Kometa lub ciało lodowe mogło zderzyć się z 2002 XV93, uwalniając uwięzione gazy i tworząc tymczasową atmosferę.
„To odkrycie pokazuje, że nawet TNO o wielkości kilkuset kilometrów mogą posiadać, choć tymczasowo, atmosferę, co podważa standardowe scenariusze zatrzymywania substancji lotnych” – podsumowują autorzy badania.
Dlaczego to jest ważne?
To odkrycie zmusza nas do ponownego rozważenia naszej wiedzy o małych planetach w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Sugeruje to, że niektóre odległe lodowe światy mogą mieć atmosferę potencjalnie utrzymywaną w wyniku ciągłej aktywności wewnętrznej lub utworzoną w wyniku niedawnych uderzeń.
Jeśli małe, zimne ciała są w stanie utrzymać atmosferę, oznacza to, że granica między „martwymi” skałami a dynamicznymi światami jest bardziej zamazana, niż wcześniej sądzono. Konieczne są dalsze obserwacje, aby odróżnić kriowulkanizm i pochodzenie atmosferyczne od uderzeń, ale jak dotąd 2002 XV93 dostarcza dowodów na nieoczekiwaną złożoność zewnętrznych obszarów Układu Słonecznego.
