Tizenkilenc újabb csillagközi égitest a Naprendszerben: ezúttal a kentaurok családjában tűntek fel az idegenek

 

Pályájuk alapján tizenkilenc olyan kisbolygót azonosítottak a Naprendszerben, amelyek a csillagközi térből érkeztek a Naprendszer kialakulása idején, és stabil pályákon keringve azóta is a hozzánk tartoznak a külső vidékeken.

Az elmúlt két évben már két kis égitest átszáguldott a Naprendszeren a csillagközi térből: ezek az 1I/’Oumauma kisbolygó és a 2I/Borisov-üstökös. A Nap körül rendhagyó pályán, a nagybolygók keringésével ellentétes (retrográd) irányban, régóta a Jupiter pályájához közel keringő 514107 Ka’epaoka’awela (hawaii nyelven: “a Jupiterrel ellentétes irányban mozgó”) kisbolygó (2015 BZ509) is a csillagközi térből érkezett, a Nap még a Naprendszer kialakulása idején fogta be.

A Jupiter pályáján túl kezdődő külső Naprendszer még sok ismeretlen objektumot rejt, így például a kentaurok zónájában a nagy pályahajlású kis égitesteket, amelyek pályasíkja legalább 60 fokos szöget zár be a földpálya síkjával (az ekliptikával). Felmerül a kérdés, hogy honnan származnak ezek az objektumok. Talán azért ilyen különleges a pályájuk, mert a csillagközi térből érkeztek, és itt ragadtak a Naprendszerben? Mielőtt a válaszhoz eljutnánk, idézzük fel röviden, hogy mik is azok a kentaur objektumok a Naprendszerben. Ezek olyan kis égitestek – kisbolygók, illetve esetenként üstökösökre emlékeztető kigázosodást mutató objektumok -, amelyek a Jupiter és a Neptunusz (de még inkább a Szaturnusz és az Uránusz) pályái között, instabil pályákon keringenek a Nap körül. Mindez azt jelenti, hogy idővel elhagyják eredeti pályájukat, és vagy a Naphoz, vagy a Jupiterhez közelebbi pályákra kerülnek – ezekből lesznek a Jupiter-család üstökösei (ekliptikai üstökösök) -, vagy pedig kisodródnak a Naprendszer külső vidékei felé.

Egyébként a kentaurokkal dinamikailag rokon objektumok az ún. szórtkorong-objektumok, amelyek nagy excentricitású és pályahajlású pályákon keringenek a Nap körül, és a kentaur-zónában vannak legközelebb a Naphoz, naptávolban pedig a Kuiper-öv távolságában. Mivel a kentaurok és a szórtkorong-objektumok pályájuk alakulását tekintve fejlődési kapcsolatban vannak, ezt a két objektumcsoportot egy katalógus tartalmazza. Azonban a nagy pályahajlású, gyakran retrográd keringési irányú kentaurok eredete különbözik a szórtkorong-objektumokétól, ami egyelőre rejtély.

A külső Naprendszer a Jupitertől a kentaurokon át a Kuiper-övig. A nagybolygókat narancs színű korongok jelképezik: Jupiter (J), Szaturnusz (S), Uránusz (U), Neptunusz (N). A Jupiter trójai kisbolygóit szürke szín, a kentaurokat zöld, a szórtkorong-objektumokat okkersárga, Neptunusz-trójaiakat lila, a Napot sárga korong jelöli. A vízszintes és függőleges tengelyek mentén a skála csillagászati egységben van megadva (IAU/MPC, CFHT Ekliptikai égboltfelmérő program)

A nagy pályahajlású kentaurok és a külső Naprendszer néhány más, hasonlóan nagy pályahajlású objektumának eredetét vizsgáló kutatás eredménye most látott napvilágot. Dr. Fathi Namouni professzor, a franciaországi Cote d’Azur Obszervatóriumból és Dr. Maria Helena Moreira Morais, a braziliai Sao Paulói Állami Egyetem professzora közösen számítógépes égi mechanikai szimulációs módszerekkel megvizsgálták, hogy a nagy pályahajlású kentaurok (poláris kentaurok + retrográd kentaurok), a Jupiteréhez és Uránuszéhoz hasonló átlagos szögsebességgel (középmozgással) keringő (koorbitális) objektumok, valamint a földpálya síkjára csaknem merőleges pályahajlású, úgynevezett poláris transzneptun objektumok pályái milyen hosszú időn keresztül stabilak.

A kentaurok, a szórtkorong-objektumok, valamint a Kuiper-öv objektumai pályahajlás-szögeinek az ellipszispályáik fél nagytengelye szerinti eloszlása. A nevezetes objektumokat, mint például a Pluto, a Haumea, a Makemake és az Eris törpebolygó, sárga korongok jelölik (IAU/MPC)

A Namouni és Morais által vizsgált nagy pályahajlású kentaurok pályahajlás-szöge 62 és 173 fok közötti. (A 90 foknál nagyobb pályahajlás retrográd pályát jelent.) Az alábbi ábra a kentaurok pályahajlását mutatja a pályáik fél nagytengelye szerint.

A kentaurok pályahajlás-szögének eloszlása a pályájuk fél nagytengelyének függvényében. A kentaurok között nem ritka az 50 foknál nagyobb pályahajlású. A bal felső sarokban a kentaurok méretskálája van feltüntetve (IAU/MPC)

Namouni és Morais összesen 19 nagy pályahajlású kentaur Nap körüli mozgását vizsgálták hosszú időtartamra visszamenőleg, egészen a Naprendszer 4,5 milliárd évvel ezelőtti kialakulásáig. A vizsgált objektumok között volt poláris pályán keringő égitest, retrográd kentaur, valamint a Jupiter és az Uránusz átlagos szögsebességével keringő test is.

A számítások eredményeként az adódott, hogy a nagy pályahajlású kentaurok pályája lényegében nem változott 4,5 milliárd év alatt, tehát ma is azon a stabil pályán keringenek, amelyre a korai Naprendszerben kerültek. Mivel a Naprendszer kialakulásakor fennálló mozgásviszonyokkal nem magyarázható a nagy pályahajlású kentaurok pályája, ezért Namouni és Morais szerint csakis a Naprendszeren kívülről, azaz a csillagközi térből érkezhettek. Befogásukért a Nap és az óriásbolygók gravitációs tere a felelős.

Fantáziakép egy kialakuló bolygórendszerről, amelyben helyi és csillagközi eredetű kis égitestek egyaránt jelen lehetnek (www.theregister.com, 2020.04.24.)

Mai ismereteink szerint a Nap egy csillagasszociáció vagy pedig egy nyílthalmaz tagja volt, ahol kezdetben a csillagok elég közel voltak egymáshoz, hogy a körülöttük kialakult és onnan megszökött kis égitestek a Nap közelébe kerüljenek és a Nap befogja azokat. Namouni és Morais szerint így kerülhettek nagy pályahajlású stabil kentaurpályára égitestek a korai Naprendszerben.

A fentebb ismertetett, égi mechanikai módszereken alapuló vizsgálatok fontos lépést jelentenek a csillagközi eredet közvetett kimutatására, de más vizsgálatok is szükségesek lennének az intersztelláris eredet további bizonyítékaként. Mivel a Naprendszerben a Nap körüli pályákon keringő kis égitesteket el lehet érni űrszondákkal, ezért a jövőben lehetőségünk lesz ezek részletes helyszíni vizsgálatára, szerkezetük, kémiai összetételük meghatározására. Ezekből a vizsgálatokból ki lehet deríteni, hogy a Naprendszerben kialakult többi égitesttel összehasonlítva mennyire eltérő vagy hasonló az összetételük. Így a más csillagok környezetében történt kialakulásukra is közvetlen bizonyítékot lehetne szerezni.

A csillagközi térből érkezett 19 kentaurról szóló cikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban jelent meg.

A hír megjelenését a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 “Kozmikus hatások és kockázatok” projekt támogatta.

Források: csillagászat.hu