Társa lett a Naprendszer legfurább égitestének

Fantáziarajz a mérések szerint szokatlanul vöröses árnyalatú Sednáról

Új törpebolygószerű égitestet fedeztek fel a csillagászok a Plútó pályáján túl. A külső Naprendszer hatalmas kiterjedésű részében eddig csak egyetlen égitestet ismertek, a különös Sednát.

Két amerikai csillagász a „semmi közepén” talált rá az egyelőre még névtelen, 2012 VP113 jelű égitestre, amely méretét tekintve minden bizonnyal kisbolygó, és soha nem kerül 12 milliárd kilométernél közelebb a Naphoz. Ezzel társa lett a Sednának, annak az objektumnak, amelyet eddig egyetlenként ismertünk a Naprendszernek a jóval a legtávolabbi nagybolygókon túli, üres térségében.

A felfedezők bíznak abban, hogy a távoli senki földjén további égitesteket is sikerül felfedezniük. Ezzel nemcsak benépesül a belső Oort-felhőnek nevezett tartomány, de talán a Naprendszer keletkezésének és fejlődésének újabb részleteire is fény derülhet. Chadwick A. Trujillo (Gemini Obszervatórium, Hawaii) és Scott S. Sheppard (Carnegie Intézet, Washington DC) a Nature legfrissebb számában számolt be a Naprendszer távoli vidékén keringő égitestről.

A megfigyelhető Naprendszer három, egymástól határozottan elkülönülő részre osztható. A Naphoz legközelebb a Földhöz hasonló kőzetbolygók keringenek, ezt a tartományt kívülről a Mars és a Jupiter között húzódó fő kisbolygóöv határolja. A Jupitertől a Neptunuszig terjed a gázóriások világa, amelyen kívül ismét apróbb, de jeges égitestek következnek, ezek alkotják az úgynevezett Kuiper-övet. Jóval távolabb helyezkedik el az Oort-felhő, amelyet üstökösmagok tömege alkot. (Innen látogatnak be a Naprendszer belső térségébe időről időre a hosszú periódusúnak nevezett üstökösök.)

A 2012 VP113 felfedezése. A felvételek 2012. november 5-én készültek, körülbelül kétórás időközökkel. A nyíllal jelölt, a háttércsillagokhoz képest alig észrevehetően elmozduló, halvány pont a 2012 VP113 Forrás: Scott S. Sheppard: Carnegie Institution for Science

A Kuiper-öv és az Oort-felhő közötti senki földjét a jövő felfedezéseibe vetett rendíthetetlen bizalommal belső Oort-felhőnek nevezték el a csillagászok. A „felhő” megjelölés ez esetben enyhe túlzás, hiszen eddig itt egyetlen égitestet ismertek, a Sednát. A mostani felfedezéssel megkétszereződött ugyan a belső Oort-felhő égitesteinek száma, de azért ez még mindig inkább a senki földje, mintsem „felhő”.

A fő kisbolygóöv mintegy 3 csillagászati egységre (cse) húzódik a Naptól (1 cse a Nap és a Föld közepes távolsága, azaz kb. 150 millió km). (Az id tartozó égitestek valójában a 0,39–4,2 cse közötti térséget népesítik be, vagyis egy részük a Föld pályáján belülre is kerülhet – ezek az ún. földközeli kisbolygók.) A Kuiper-öv távolsága néhányszor tíz cse (30–50 cse), vagyis a Kuiper-öv által közrefogott térfogatnak alig egy ezreléke a jellemzően kőzetekből álló égitesteket tartalmazó belső Naprendszer. Az Oort-felhő belső határát egyesek 5000 cse-re, mások jóval távolabbra teszik. Ez azt jelenti, hogy az Oort-felhő által közrefogott térfogatnak legfeljebb egy milliomod részét teszi ki a Kuiper-öv és mindaz, ami azon belül található. A többi az említett senki földje, amelyet belső Oort-felhőnek tekintenek a csillagászok.

A fenti három képet egymásra másolva és a 2012 VP113-at az egyes felvételekhez használt színszűrőknek megfelelően vörössel, zölddel, illetve kékkel megjelenítve láthatóvá válik az újonnan felfedezett égitest elmozdulása Forrás: Scott S. Sheppard: Carnegie Institution for Science

A tíz éve (2003-ban) felfedezett Sedna erősen elnyúlt pályán kering a Nap körül, keringési ideje meghaladja a 10 ezer évet. Napközelben 76 cse-re közelíti meg a Napot (ennyi a Plútó legnagyobb távolsága a Naptól), naptávolban viszont az 1200–1800 közöttire becsült (de legalább 1000 km) átmérőjű Sedna csaknem 1000 cse-ig távolodik. Mindeddig a Sedna volt az egyetlen ismert égitest a belső Oort-felhőben. A Trujillo és Sheppard által nemrég felfedezett 2012 VP113 szintén elnyúlt pályán kering a Nap körül, napközelben 80 cse, naptávolban 450 cse körüli távolságban jár. Átmérője kisebb a Sednáénál, 450 km-re becsülik.

Fantáziarajz a mérések szerint szokatlanul vöröses árnyalatú Sednáról Forrás: NASA/JPL-Caltech

A Sedna és a 2012 VP113 azért különösen érdekes, mert a Naprendszer keletkezésére vonatkozó jelenlegi elméleteink szerint nem lehetnének ott, ahol vannak. A Sedna felfedezését követően több olyan mechanizmust is kigondoltak a csillagászok, amelyek a bolygók térségétől ilyen nagy távolságra juttathatták az égitestet. Ezek a modellek a belső Oort-felhőben található égitestek eloszlására különböző jóslatokat tettek.

Az egyetlen Sedna azonban nem volt alkalmas arra, hogy a különböző dinamikai modellek közül választani lehessen. Vélhetően két égitest sem elég a döntéshez, de a felfedezés legalább bizakodással töltheti el a csillagászokat, hogy előbb-utóbb megszaporodik az ismert égitestek száma, és akkor eldönthető lesz, milyen mechanizmus juttatta ezeket oda, ahol most keringenek. A 2012 VP113 felfedezői szerint a két égitest csak a jéghegy csúcsa, valójában a belső Oort-felhőben rengeteg hasonló égitest lehet.

A Sedna, akárcsak a most felfedezett 2012 VP113, a Plútót is magába foglaló, Neptunuszon túli Kuiper-övön jóval kívül kering Forrás: NASA

Az egyik feltételezett mechanizmus szerint egy Neptunuszon túli nagybolygó gravitációs hatása szórta ki a bolygókezdeményeket (planetezimálokat) a Kuiper-övön túlra, később azonban ez a bolygó valamilyen közeli találkozás hatására kirepült a Naprendszerből. Egy másik feltételezés szerint a Naprendszer korai történetében egy csillag haladt el a Naptól 500 és 1000 cse közötti távolságban, ez rendezhette át a sorokat (egy ilyen csillag a becslések szerint a Földről nézve fényesebbnek látszhatott a teliholdnál, és 20 000 éven át a nappali égen is látható lehetett).

A legkedveltebb hipotézis szerint a Nap 10–1000 csillagtársával együtt született, és amíg ezek a csillagok még egymás közelében voltak, gravitációs hatásuk jelentős átrendeződéseket okozhatott a bolygók pályáiban. Ez utóbbi feltevésre nincs bizonyíték, de a csillagok csoportos keletkezése gyakori, ezért a belső Oort-felhő „benépesülése” valószínűsíthetné, hogy a Nap is csoportosan megszülető csillagok egyike lehetett.

A Naprendszer bolygóinak és az apró égitesteket tartalmazó övezeteinek elhelyezkedése. A vízszintes tengely logaritmikus beosztású, vagyis a rajzon kétszer, háromszor, négyszer stb. nagyobb távolság a valóságban tízszer, százszor, ezerszer stb. nagyobbnak felel meg [Képfeliratok: felső sor: kisbolygóöv, Kuiper-öv, belső Oort-felhő; középső sor: Nap, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz, Plútó, perihélium, 2012 VP113, Sedna, aphélium, Oort-felhő (amely 5000 cse távolságon túl válik szimmetrikussá); alsó sor: AU = csillagászati egység] Forrás: Nature

A felfedezők egy további érdekességre is rámutatnak. Eszerint a Sedna és a 2012 VP113 pályáinak elhelyezkedése bizonyos hasonlóságot mutat: a napközelpont iránya a pálya ún. csomóvonalával (a pályasík és az ekliptika síkjának metszésvonalával) hasonló szöget zár be, 311, illetve 293 fokot. Két adat esetén ez természetesen lehet puszta véletlen egyezés, de ha sikerülne további égitesteket találni a térségben, és ez a szög azoknál is hasonló nagyságú lenne, akkor erre a keletkezési mechanizmusnak mindenképpen magyarázatot kellene adnia.

A felfedezők a 2012 VP113-t a Cerro Tololó-i Amerika-közi Obszervatórium (Chile) 4 méteres távcsövének sötétenergia-kamerájával (DECam) fedezték fel. További felfedezéseket remélnek a 8,2 méteres Subaru távcső HyperSupreme-Cam detektorának üzembe állításától, illetve az LSST távcső) észleléseinek megkezdése után.