تلسکوپ فضایی جیمز وب و هابل ۲۷ جرم عجیب و ناشناخته را کشف کردند که در مداری بسیار دورتر از نپتون به دور خورشید میگردند
دو تلسکوپ فضایی هابل و جیمز وب با همکاری یکدیگر برخی از کوچکترین و دورترین اجرام منظومه شمسی را هدف رصد قرار دادهاند و به این نتیجه رسیدهاند که تاریخچه این اجرام ریز، پیچیدهتر از آن چیزی است که پیشتر تصور میشد.
این دو رصدخانه فضایی در مجموع ۲۷ «جرم فرانپتونی» جدید (TNO) کشف کردهاند؛ اجرامی که همگی کمتر از ۴۰ کیلومتر قطر دارند و کوچکترین آنها تنها ۱۰ کیلومتر است. همانطور که از نامشان پیداست، این اجرام در فاصلهای بسیار دورتر از نپتون به دور خورشید میگردند. برخی از آنها در همان دوردستها و در آغاز شکلگیری منظومه شمسی زاده شدهاند؛ بهعنوان سیارکهای کوچکی که نتوانستند گام بعدی را برای تبدیلشدن به سیاره بردارند.
مدلهای نظری شکلگیری این اجرام پیشبینی میکردند که سطح آنها باید بر اثر برخوردهای پرشمار، دستخوش تغییر و اختلاط شده باشد؛ بهطوریکه ترکیب و در نتیجه رنگ آنها با اجرام فرانپتونی بزرگتر متفاوت باشد. اما مشاهدات جدید، به سرپرستی دو دانشجوی دکتری به نامهای آناستازیا مورگان از دانشگاه شمالی آریزونا و ماریل ادواردو از دانشگاه ویکتوریا، نتیجهای برعکس نشان داد: این اجرام کوچک هنوز هم همانقدر دستنخورده به نظر میرسند که در روز تولدشان بودند.
مورگان، که تحلیل رنگ و ترکیب این اجرام را رهبری کرده، در بیانیهای گفت: «میشد تصور کرد که ضربهخوردن و خردشدن، ترکیب سطحی این اجرام را تغییر میدهد و در نتیجه رنگ سطحی متفاوتی در اجرام کوچک نسبت به همتایان بزرگترشان دیده میشود. بنابراین واقعاً جالب است که ببینیم کوچکترین این اجرام، بهگونهای تاریخچه شکلگیری خود را «به خاطر سپردهاند» و حفظ کردهاند.»
اجرام فرانپتونی بومی کمربند کویپر، در مدارهایی تقریباً دایرهای و همسطح با «صفحه دایرهالبروج» یعنی صفحه فرضی و مسطحی که سیارات و دیگر اجرام بر روی آن به دور خورشید میچرخند حرکت میکنند. به این اجرام از نظر دینامیکی «سرد» گفته میشود، چراکه از زمان شکلگیری تقریباً هیچ جابهجایی نداشتهاند.
اما دسته دیگری از اجرام فرانپتونی، بین مدار سیارات هفتم و هشتم یعنی اورانوس و نپتون شکل گرفته بودند؛ با این حال، پیش از آنکه در جریان رشد این دو سیاره در آنها ادغام شوند، بر اثر تشدیدهای گرانشی به نواحی بسیار دورتر از نپتون پرتاب شدند و در مجموع، «قرص پراکنده»ای از اجرام با مدارهای بسیار کشیده و پرشیب نسبت به صفحه منظومه شمسی را تشکیل دادند. به این دسته از اجرام فرانپتونی، از نظر دینامیکی «داغ» گفته میشود.
با این حال، حتی اجرام «داغ» نیز به نظر میرسد در برابر هرگونه تغییر در ترکیب سطحی خود مقاومت کردهاند.
دیوید تریلینگ از دانشگاه شمالی آریزونا گفت: «این اجرام فرانپتونیِ داغِ دینامیکی، هرچند از نظر مداری بههمریختهاند، اما همچنان نشانهای از محل تولد خود را حفظ کردهاند.»
این یافته به یکی از دو احتمال شگفتانگیز اشاره دارد: یا برخوردها در نواحی دوردست منظومه شمسی بسیار کمتر از آن چیزی است که ستارهشناسان تصور میکردند که با برآوردهای فعلی از تراکم جمعیت اجرام در آن نواحی همخوانی ندارد یا اینکه برخوردها رخ میدهند، اما به دلایلی سطح این اجرام کوچک را آنقدر که انتظار میرفت، دستخوش تخریب نمیکنند.
به لطف دید مادونقرمز تلسکوپ جیمز وب، ماریل ادواردو توانست توزیع اندازه این اجرام فرانپتونی را مشخص کند. در نور مرئی، میزان درخشندگی یک جرم فرانپتونی تا حدی به بازتابندگی سطح آن (که «آلبیدو» نامیده میشود) بستگی دارد. بنابراین یک جرم بزرگتر با ترکیبی کمبازتاب، ممکن است در فاصلهای یکسان، کمنورتر از یک جرم کوچکتر با پوششی یخی و براق به نظر برسد.
اما در طولموج مادونقرمز، درخشندگی یک جرم عمدتاً به اندازه آن بستگی دارد؛ همین موضوع امکان تعیین دقیق قطر ۲۷ جرم فرانپتونی کشفشده را فراهم کرد. جالب اینکه به نظر میرسد تعداد اجرام بسیار کوچک، کمتر از آن چیزی است که مدلهای شکلگیری آنها پیشبینی میکردند.
ادواردو گفت: «بسیار جالب است که فرآیند شکلگیری سیارکهای اولیه (پلانتزیمالها)، در نهایت توزیع اندازه یکسانی را هم برای جمعیتهای سرد و هم داغ به وجود میآورد؛ با اینکه این دو جمعیت در نواحی متفاوتی از منظومه شمسی اولیه شکل گرفتهاند. به نظر میرسد این فرآیند نسبت به شرایط قرص سیارهزا حساس نیست و اندازههای مشابهی از پلانتزیمالها را تولید میکند، چه قرص داغ باشد چه سرد، و چه متراکم باشد چه سبک و کمچگال.»
این مشاهدات، تواناییهای تلسکوپهای هابل و جیمز وب را تا مرز نهایی به کار گرفتهاند. این اجرام فرانپتونی بهقدری کمنورند که قدر ظاهری آنها بین ۲۴.۱ تا ۲۹.۳ قرار دارد؛ درخششی که آن را به دیدن گروهی از کرمهای شبتاب روی سطح ماه از زمین تشبیه کردهاند. به همین دلیل، این پژوهش، عمیقترین بررسی تاکنون از قلمرو نسبتاً ناشناخته فراتر از نپتون به شمار میرود؛ دستاوردی درخور همکاری این دو تلسکوپ فضایی قدرتمند.
نتایج این پژوهش در قالب دو مقاله جداگانه یکی درباره رنگ و ترکیب و دیگری درباره توزیع اندازه اجرام فرانپتونی در تاریخ ۸ سپتامبر در مجله The Astronomical Journal منتشر شد.
منبع: space.com