Ανακάλυψη ασυνήθιστου αντικειμένου στις εσχατιές του ηλιακού συστήματος

Πηγή: SpaceFlight Now, 14 Δεκεμβρίου 2005

Ένα ασυνήθιστο αντικείμενο διαμέτρου 500 έως 1.000 χιλιομέτρων, που ανακαλύφθηκε πέρα από τον Πλούτωνα, δημιουργεί απορίες στη διεθνή ομάδα αστρονόμων που το ανακάλυψε, καθώς κινείται σε τροχιά σχεδόν απόλυτα κυκλική, και η οποία έχει σημαντική κλίση σε σχέση με το επίπεδο της εκλειπτικής. Η ομάδα αυτή των αστρονόμων δουλεύει στον Καναδά, Γαλλία και τις ΗΠΑ.

Η τροχιά του Buffy σε σχέση με άλλα αντικείμενα της ζώνης Kuiper

Η τροχιά του αντικειμένου 2004 XR 190 (η επίσημη προσωρινή ονομασία του) ή Buffy όπως χαϊδευτικά το ονόμασαν οι αστρονόμοι από αμερικανικό σίριαλ με βαμπίρ, τέμνει υπό μεγάλη γωνία το τροχιακό επίπεδο των πλανητών, αψηφώντας τα επικρατέστερα μοντέλα για την εξέλιξη του ηλιακού συστήματος. Ο Buffy βρίσκεται στη ζώνη Kuiper, μια περιοχή γεμάτη παγωμένους βράχους, που θεωρείται το μεγαλύτερο καταφύγιο κομητών. Τα παγωμένα αυτά σώματα ανακαλύφθηκαν το 1992 και πιστεύεται ότι είναι ό,τι περίσσεψε από το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος πριν από 4,6 δισ. χρόνια.

Το νέο αντικείμενο απέχει τώρα από τον ήλιο 58 αστρονομικές μονάδες (AU) (1 AU είναι η απόσταση Γης - Ηλίου) και χρειάζεται 440 χρόνια για να συμπληρώσει μία περιφορά. Η απόσταση αυτή είναι διπλάσια από την απόσταση του Ποσειδώνα από τον Ήλιο, ενώ το μέγεθος του είναι το μισό του Πλούτωνα.

Το νέο αντικείμενο δεν προσεγγίζει ποτέ τον ήλιο κάτω από τις 50 AU, επειδή η τροχιά του είναι σχεδόν κυκλική. Σχεδόν όλα τα αντικείμενα της ζώνης Kuiper που ανακαλύφθηκαν πέρα από τον Ποσειδώνα βρίσκονται μεταξύ των 30 AU και 50 AU. Πέρα από τις 50 AU, η κύρια ζώνη Kuiper φαίνεται να τελειώνει, και όλα τα αντικείμενα πέρα από αυτή την απόσταση έχουν όλα τροχιά με μεγάλη εκκεντρότητα (μη κυκλική).

Οι περισσότερες από αυτές τις τροχιές με υψηλή εκκεντρότητα είναι το αποτέλεσμα του φαινομένου της βαρυτικής σφεντόνας από τον Ποσειδώνα, πάνω στα αντικείμενα αυτά που τα πετά προς τα έξω. Εντούτοις, επειδή αυτό το νέο αντικείμενο δεν πλησιάζει πιο κοντά από 50 Au, οι αστρονόμοι χρειάζονται μια διαφορετική θεωρία για να εξηγήσει την τροχιά του. Υπάρχει κι άλλο ένα πρόβλημα που περιπλέκει τα πράγματα: η τροχιά του αντικειμένου έχει επίσης μια ακραία κλίση, 47 μοίρες ως προς το υπόλοιπο ηλιακό σύστημα.

Σύμφωνα με τον κανονισμό της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης για τα σώματα της ζώνης Κούιπερ, στο νέο σώμα θα δοθεί επίσημο όνομα προερχόμενο από τη μυθολογία των Εσκιμώων.

Η ανακάλυψη και η συνέχεια

Το αντικείμενο ανακαλύφθηκε κατά τη διάρκεια μιας συνηθισμένης εργασίας στο πρόγραμμα Canada-France Ecliptic Plane Survey (CFEPS), με τη βοήθεια ενός τηλεσκοπίου του Καναδά της Γαλλίας και της Χαβάης. Το πρόγραμμα παράγει έναν τεράστιο όγκο δεδομένων (περίπου 50 gigabytes ανά ώρα λειτουργίας) από τους ισχυρούς υπολογιστές που 'κτενίζουν' τις εικόνες των τηλεσκοπίων, παράγοντας έτσι εκατοντάδες υποψήφια αντικείμενα. Οι αστρονόμοι έπειτα κοσκινίζουν τα υποψήφια αντικείμενα για να προσδιορίσουν τελικά τους απόμακρους κομήτες.

Ο αστρονόμος Lynne Allen του πανεπιστημίου της Βρετανικής Κολούμπια ήταν ο πρώτος που είδε το νέο αντικείμενο τον Δεκέμβριο του 2004. "Ήταν αρκετά φωτεινό έναντι των συνηθισμένων αντικειμένων της ζώνης Kuiper που βρίσκεται", είπε ο Δρ Allen, "αλλά αυτό που ήταν το πιο ενδιαφέρων ήταν το πόσο μακριά ήταν."

Η φωτεινότητα του αντικειμένου υπονοεί ότι έχει διάμετρο μεταξύ 500 και 1000 χιλιομέτρων, έτσι είναι ένα πολύ μεγάλο αντικείμενο της ζώνης Kuiper, αλλά υπάρχουν περίπου έξι αντικείμενα που είναι μεγαλύτερα.

Συνήθως απαιτούνται ένα έως δύο χρόνια παρατηρήσεων ενός αντικειμένου της ζώνης Kuiper προτού να μπορέσουν να μετρηθούν ακριβώς οι τροχιές τους. Οι πρώτες πρόσθετες παρατηρήσεις του Buffy ήρθαν τον Οκτώβριο του 2005, όταν χρησιμοποίησαν οι Gladman και Phil Nicholson του πανεπιστημίου του Cornell το τηλεσκόπιο Hale των 5 μέτρων, για να παρατηρήσουν ξανά το αντικείμενο.

Η μέτρηση έδειξε ότι η τροχιά ήταν όχι μόνο εξαιρετικά κεκλιμένη (47 μοίρες ως το επίπεδο του πλανητικού συστήματος, αλλά ήταν σε μια σχεδόν κυκλική τροχιά και σε μια πολύ μεγάλη απόσταση.

Προκλητικές θεωρίες

Αν και δεν είναι ούτε το μικρότερο, ούτε το μεγαλύτερο, ούτε το πιο απόμακρο αντικείμενο που ανακαλύπτεται σε αυτήν την περιοχή, το νέο αντικείμενο έχει μια ιδιαίτερα ασυνήθιστη τροχιά που αντιτίθεται στις θεωρίες της εξέλιξης του ηλιακού συστήματος.

Γιατί είναι η τροχιά του Buffy τόσο ασυνήθιστη; Μόνο ένα άλλο αντικείμενο, το Sedna, παραμένει πάνω από 50 αστρονομικές μονάδες (AU) από τον ήλιο, σε όλη την τροχιά του. Εντούτοις, το Sedna είναι σε μια πολύ ελλειπτική τροχιά, από 76 έως 900 AU. Αντίθετα, το νέο αντικείμενο βρίσκεται ανάμεσα 52 και 62 Au από τον ήλιο, σε συνδυασμό δε με την μεγάλη κλίση στην τροχιά του, αντιτίθεται στις τρέχουσες θεωρίες για την ιστορία του πρώιμου ηλιακού συστήματος.

Οι αστρονόμοι έχουν ανιχνεύσει κι άλλα μακρινά αντικείμενα, που θεωρούνται ότι επηρεάστηκαν από το βαρυτικό πεδίο του Ποσειδώνα (φαινόμενο βαρυτικής σφεντόνας) και έτσι έχουν διασκορπιστεί μακριά. Αυτή η ομάδα των αντικειμένων ονομάστηκε "Διεσπαρμένος Δίσκος".

Τα αντικείμενα με τη μεγάλη εκκεντρότητα των τροχιών τους είναι πιθανό να έχουν διαταραχτεί έντονα από κάτι άγνωστο ακόμα, αν και δεν θα μπορούσε να είναι ο Ποσειδώνας επειδή δεν έρχονται αρκετά κοντά του για σκεδαστούν από τη βαρυτική δύναμη του. Καθώς, και το Sedna και το 2000 CR105 ταξιδεύουν, επίσης, πέρα από 500 Au από τον ήλιο, υπάρχει μια θεωρία που λέει ότι μετά από την αρχική σκέδαση (διασκορπισμό) τους από τον Ποσειδώνα, ένα άλλο διερχόμενο αστέρι θα μπορούσε να τα έχει τραβήξει πολύ μακριά από τον ήλιο μας φέρνοντας τα πιο κοντά στο άγνωστο άστρο.

Το Buffy είναι σαφώς ένα μέλος αυτού του Εεκτεταμένου Διεσπαρμένου Δίσκου". Εντούτοις, το Buffy έχει σχεδόν κυκλική τροχιά που το κάνει να ξεχωρίζει από τα άλλα μέλη. Επιπλέον, η μεγάλη τροχιακή κλίση του Buffy δεν εξηγείται τόσο εύκολα από το διερχόμενο αστέρι. Εάν ένα αστέρι θα μπορούσε να έχει τόσο έντονες επιπτώσεις πάνω στο Buffy, πρέπει επίσης να έχει αναστατώσει κι ένα μεγάλο μέρος της κύριας ζώνης Kuiper. Δεδομένου ότι οι αστρονόμοι δεν έχουν ανιχνεύσει τέτοια ισχυρή αναστάτωση σε άλλα αντικείμενα, απαιτείται  μια άλλη πιο σύνθετη θεωρία για να εξηγήσει την τροχιά του Buffy.

Μια αόριστη εξήγηση μπορεί να βρεθεί στις παρενέργειες από τις αναδιοργανώσεις του ηλιακού συστήματος στην πρώτη φάση στην ιστορία του. Μια πιθανότητα είναι ότι καθώς η τροχιά του Ποσειδώνα επεκτάθηκε αργά στο νέο ηλιακό σύστημα, οι σύνθετες βαρυτικές αλληλεπιδράσεις θα μπορούσαν να έχουν αναγκάσει μερικές τροχιές των αντικειμένων στη ζώνη Kuiper να γίνουν πιο κυκλικές και να αποκτήσουν μεγάλη κλίση. Ενώ η τροχιά του Buffy μπόρεσε να έχει δημιουργηθεί με αυτόν τον τρόπο, αυτή η θεωρία δεν θα φαινόταν να εξηγεί τα δύο αντικείμενα 2000 CR105 και Sedna.

Αυτή λοιπόν η νέα ανακάλυψη είναι συναρπαστική επειδή μας αναγκάζει να ξανασκεφτούμε το σχηματισμό της ζώνης Kuiper.

Το μέλλον

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας πενταετίας, οι θεωρίες για το σχηματισμό του εξωτερικού ηλιακού συστήματος έχουν φτάσει στα όριά τους: τα ασυνήθιστα αντικείμενα της ζώνης Kuiper, όπως τώρα το Buffy, που δεν ήρθε ποτέ κοντά στον Ποσειδώνα κι ακόμα έχουν υψηλή κλίση πρέπει να εξηγηθούν.

Αν και  υπάρχουν οι θεωρίες που εξηγούν τα μεμονωμένα αντικείμενα, η αναπαραγωγή ολόκληρου του συνόλου των γνωστών αντικειμένων με μία μόνο διαδικασία θέτει σε δοκιμή τα σημερινά μοντέλα των ηλιακών συστημάτων. Κι επειδή τα ασυνήθιστα αντικείμενα, όπως το Buffy, είναι πολύ σπάνια, οι αστρονόμοι ψάχνουν συστηματικά τη ζώνη Kuiper, γιατί είναι ο μόνος τρόπος να ξεκλειδώσουν τα μυστήρια που συνέβησαν νωρίς στην ιστορία του ηλιακού συστήματός μας.