Dane przesłane przez sondę New Horizons wskazują, że Pas Kuipera – rozległa strefa zewnętrzna naszego Układu Słonecznego, może rozciągać się znacznie dalej, niż sugerowały to poprzednie szacunki.
Przelatując przez zewnętrzne krawędzie Pasa Kuipera, prawie 60 razy dalej od Słońca niż Ziemia, instrumenty naukowe zamontowane na sondzie New Horizons wykryły wyższe niż oczekiwano poziomy pyłu – maleńkich, zamrożonych pozostałości po zderzeniach większych ciał znajdujących się w Pasie Kuipera, znanych jako Kuiper Belt objects – KBO.
Odczyty te przeczą naukowym modelom mówiącym, że populacja KBO i gęstość pyłu powinny zacząć spadać w tej odległości od Słońca i sugerują, że zewnętrzna krawędź Pasa Kuipera może rozciągać się o miliardy kilometrów dalej niż obecne szacunki. Inną opcją jest to, że może istnieć drugi pas poza tym, który już znamy (więcej na ten temat w tekście: Nowe obserwacje sugerują istnienie drugiego Pasa Kuipera w Układzie Słonecznym).
Wyniki i opis badań ukazał się na łamach pisma „The Astrophysical Journal Letters” (DOI: 10.3847/2041-8213/ad18b0).
Pas Kuipera znajduje się za orbitą Neptuna. Jest bardzo podobny do pasa planetoid znajdującego się między Marsem a Jowiszem, tyle że jest o wiele szerszy i bardziej masywny. Zawiera niezliczone ilości małych obiektów, które są pozostałościami po procesie formowania się Układu Słonecznego.
Poza kosmicznym gruzem, krążą w nim trzy planety karłowate – Pluton, Haumea oraz Makemake. Przynajmniej o tych trzech wiemy. W odróżnieniu od pasa planetoid, w którym krążą obiekty skalne i metalowe, w Pasie Kuipera znajdują się w większości obiekty złożone z zestalonych związków chemicznych, jak metan czy woda.
Pas Kuipera zaczyna się mniej więcej za orbitą Neptuna, około 30 jednostek astronomicznych od Słońca (Astronomical Unit, AU, jeden AU to odległość równa odległości Ziemi od Słońca – około 150 milionów kilometrów) i do tej pory uważano, że rozciąga się na odległość około 55 jednostek astronomicznych.
Należąca do NASA sonda New Horizons została zaprojektowana do zbadania zewnętrznych części Układu Słonecznego. W 2015 roku przeleciała w pobliżu Plutona, który okrąża Słońce w średniej odległości 39 jednostek astronomicznych, dostarczając pierwszych szczegółowych obrazów tej odległej planety karłowatej i jej księżyców. W 2018 r. dotarła do obiektu Ultima Thule, znanego także pod nazwą (486958) Arrokoth, który okrąża Słońce w średniej odległości 44,6 jednostek astronomicznych. Obecnie znajduje się około 57-58 jednostek astronomicznych od Słońca i pędzi dalej poza granice Układu Słonecznego.
Podczas swojej podróży, która trwa już 18 lat, sonda nieustannie zbierała dane i przesyłała je na Ziemię. Naukowcy spodziewali się, że po minięciu Pasa Kuipera ilość pyłu będzie gwałtownie spadać, ale wcale się tak nie stało. Detektor pyłu nadal wykrywa znacznie więcej pyłu, niż naukowcy spodziewali znaleźć się w tej odległości.
- Sonda New Horizons dokonuje pierwszych bezpośrednich pomiarów pyłu międzyplanetarnego daleko poza orbitą Neptuna i Plutona – powiedział Alex Doner z University of Colorado w Boulder, główny autor publikacji. - Pomysł, że mogliśmy wykryć rozszerzony Pas Kuipera z zupełnie nową populacją obiektów zderzających się i wytwarzających więcej pyłu, daje kolejną wskazówkę w rozwiązywaniu tajemnic najodleglejszych regionów Układu Słonecznego – dodał.
Zamontowany na sondzie instrument Venetia Burney Student Dust Counter (SDC) wykrył mikroskopijne ziarna pyłu powstające w wyniku zderzeń między asteroidami, kometami i innymi obiektami Pasa Kuipera w odległości, w której naukowcy sądzili, że sonda minęła już Pas Kuipera. SDC zlicza i mierzy rozmiary pyłowych drobin, dostarczając informacji na temat częstości zderzeń takich ciał w zewnętrznym Układzie Słonecznym.
Obserwacje z wykorzystaniem naziemnych teleskopów wydają się potwierdzać dane zebrane przez New Horizons. Astronomowie przy ich pomocy również odkryli szereg KBO daleko poza tradycyjną zewnętrzną krawędzią Pasa Kuipera. Dotychczas uważano, że granica, gdzie gęstość obiektów oraz pyłu zaczyna spadać, znajduje się w odległości około 50-55 jednostek astronomicznych, ale nowe dowody sugerują, że Pasa Kuipera może rozciągać się do 80 jednostek astronomicznych lub nawet dalej.
Dane zebrane przez New Horizons oznaczają, że w miejscu, gdzie się znajduje, musi być wytwarzany dodatkowy pył lub siły promieniowania słonecznego wypychają pył z obszarów znanego Pasa Kuipera w tę przestrzeń. Pierwsza opcja oznacza z kolei, że musi być tam wystarczająco dużo obiektów, aby ich zderzenie generowały pył.
- „Nowe wyniki naukowe uzyskane przez sondę New Horizons mogą być pierwszym przypadkiem odkrycia przez statek kosmiczny nowej populacji obiektów w naszym Układzie Słonecznym – powiedział Alan Stern, główny badacz misji New Horizons z Southwest Research Institute w Boulder. - Nie mogę się doczekać, aby zobaczyć, jak daleko sięga podwyższony poziom pyłu w Pasie Kuipera – dodał.
Według szacunków, paliwa powinno wystarczyć, by sonda działała do 2040 roku. W tym czasie powinna przekroczyć odległość 100 jednostek astronomicznych od Słońca. Naukowcy twierdzą, że tak daleko SDC mógłby potencjalnie zarejestrować przejście statku kosmicznego do obszaru, w którym w środowisku pyłowym będą dominować obiekty czy pył międzygwiazdowy, spoza Układu Słonecznego.
Źródło: NASA, fot. European Southern Observatory, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons
.jpg){kind=link}