Orbitalna „brama” do wewnętrznego Układu Słonecznego

Za odkryciem orbitalnej „bramy” stoją astronomowie z University of Central Florida kierowani przez Gala Sarida. Sama „brama” to obszar, w którym obiekty zwane centaurami - małe, lodowe ciała poruszające się po chaotycznych orbitach między Jowiszem a Neptunem - zaczynają przesuwać się bliżej Słońca. Te lodowe obiekty są uważane za pozostałości po narodzinach naszego Układu Słonecznego.

Debata na temat drogi komet z ich pierwotnego miejsca do wewnętrznego Układu Słonecznego toczy się od lat. Uczeni dotąd nie byli do końca pewni, w jaki sposób nowe komety, kontrolowane przez wpływ grawitacji Jowisza, zastępują te już utracone? Jak wygląda przejście między obszarem ich pierwotnego pobytu w zewnętrznym Układzie Słonecznym, gdzie są małymi, lodowymi obiektami, a ich aktywnością, gdy już osiągną wewnętrzne regiony naszego systemu planetarnego i stają się kometami? Te pytania do tej pory pozostawały tajemnicą. Odkrycia astronomów z University of Central Florida rzucają więcej światła na szlaki komet oraz ich ewolucję.

Publikacja opisująca rezultaty badań ukaże się wkrótce w „Astrophysical Journal Letters”, a obecnie można się z nią zapoznać w bazie pre-printów arXiv.

Kiedy centaury przesuwają się bliżej Słońca, rozgrzewają się i stają się „aktywne”, co manifestuje się przez warkocz uwalnianego gazu i pyłu. - Zdaliśmy sobie sprawę, że w przestrzeni orbitalnej istnieje punkt, w którym małe ciała zmieniają swoją orbitę. Nazwaliśmy go „bramą” - powiedział Sarid, główny autor badań.

„Brama” została odkryta w ramach symulacji centaurów. Zespół badawczy modelował ewolucję tych obiektów od obszarów spoza orbity Neptuna, aż po wewnętrzne obszary orbity Jowisza. - To, co odkryliśmy - model bramy jako kolebki komet - zmienia sposób, w jaki myślimy o historii tych lodowych ciał – zaznaczył Sarid.

Uważa się, że centaury pochodzą z regionu Pasa Kuipera, który znajduje się daleko poza orbitą Neptuna. Są czasem klasyfikowane jako tzw. komety rodziny Jowisza. Chaotyczna natura orbit centaurów przesłania ich dokładne ścieżki, co utrudnia przewidywanie ich przyszłości jako komet. Kiedy lodowe ciała, takie jak centaury, zbliżają się do Słońca, zaczynają uwalniać gaz i pył, tworząc wydłużony warkocz.

Sarid i jego zespół po raz pierwszy wpadli na pomysł „bramy” po przyglądnięciu się dość osobliwemu centaurowi o nazwie 29P/Schwassmann-Wachmann 1 lub SW1. Chociaż technicznie jest to centaur, SW1 jest bardzo aktywny i regularnie uwalnia gazy jak kometa. Następnie naukowcy modelowali inne małe, lodowe ciała na obrzeżach Układu Słonecznego i stwierdzili, że wiele z nich podążyło tą samą ścieżką, co SW1 - wychodząc poza Neptuna, przechodząc na nieregularną orbitę między Jowiszem a Neptunem, a następnie do regionu „bramy”. Jeden na pięć analizowanych centaurów, w pewnym momencie wkroczył na podobną orbitę jak SW1.

- Centaury przechodzące przez ten region są źródłem ponad dwóch trzecich wszystkich komet rodziny Jowisza, co czyni go główną bramą, przez którą przedostają się te komety - powiedziała Maria Womack z Florida Space Institute, współautorka badań.

Region „bramy” nie przetrzymuje swoich rezydentów zbyt długo. Większość centaurów staje się kometami rodziny Jowisz, czyli kometami krótkookresowymi, w ciągu kilku tysięcy lat. Jak na standardy ludzkie to niezwykle długi okres, ale dla obiektów znajdujących się w przestrzeni kosmicznej, to zaledwie krótka chwila.

Obecność „bramy” zapewnia długo poszukiwany sposób identyfikacji centaurów na ich ścieżkach zbliżających się do wewnętrznego Układu Słonecznego. SW1 jest obecnie największym i najbardziej aktywnym z garstki obiektów odkrytych w rejonie „bramy”, co czyni go głównym kandydatem do pogłębiania naszej wiedzy na temat orbitalnych i fizycznych przejść, które kształtują populację komet.

Źródło: University of Central Florida, fot. University of Arizona/Heather Roper