Nowe obserwacje New Horizons sugerują, że Pas Kuipera może rozciągać się znacznie dalej niż myśleliśmy.
Podróżując przez zewnętrzne rejony Pasa Kuipera, oddalone o prawie 60 razy odległości Ziemi od Słońca, instrument New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter (SDC) zarejestrował wyższe niż oczekiwane poziomy pyłu – drobne, zamarznięte pozostałości po zderzeniach pomiędzy większymi obiektami Pasa Kuipera (KBO) oraz cząstki wyrzucone z KBO, które są bombardowane przez mikroskopijne Impaktory pyłu spoza Układu Słonecznego.
Odczyty przeczą naukowym modelom, które sugerują, że populacja KBO i gęstość pyłu powinny zacząć spadać w promieniu miliarda kilometrów, dostarczając coraz większej liczby dowodów na to, że zewnętrzna krawędź głównego Pasa Kuipera może się rozciągać o miliardy kilometrów dalej niż obecne szacunki – lub że istnieć może nawet drugi pas poza tym, który już jest znany.
Wyniki opublikowano w wydaniu Astrophysical Journal Letters 1 lutego 2024 roku.
New Horizons dokonuje pierwszych bezpośrednich pomiarów pyłu międzyplanetarnego daleko poza Neptunem i Plutonem, więc każda obserwacja może prowadzić do odkrycia – powiedział Alex Doner, główny autor artykułu i student fizyki na Uniwersytecie Colorado Boulder, który pełni funkcję lidera SDC. Pomysł, że mogliśmy wykryć rozszerzony Pas Kuipera – z zupełnie nową populacją obiektów zderzających się i wytwarzających więcej pyłu – oferuje kolejną wskazówkę w rozwiązywaniu tajemnic najbardziej odległych regionów Układu Słonecznego.
Zaprojektowany i zbudowany przez studentów z Laboratorium Fizyki Atmosfery i Przestrzeni Kosmicznej (LASP) na Uniwersytecie Colorado Boulder pod okiem profesjonalnych inżynierów, SDC wykrył mikroskopijne ziarna pyłu powstałe w wyniku zderzeń planetoid, komet i obiektów Pasa Kuipera na całej trasie sondy New Horizons o długości 8 milionów kilometrów w trakcie jej 18-letniej podróży przez nasz Układ Słoneczny. Sonda, wystrzelona w 2006 roku, przeprowadziła historyczne przeloty w pobliżu Plutona w 2015 roku oraz obiektu Pasa Kuipera Arrokoth w 2019 roku. SDC jest pierwszym instrumentem naukowym w ramach misji planetarnej NASA, który został zaprojektowany, zbudowany i „pilotowany” przez studentów. Instrument liczy i mierzy rozmiary cząstek pyłu, dostarczając informacji na temat częstości zderzeń takich ciał w zewnętrznym Układzie Słonecznym.
Najnowsze, zaskakujące wyniki zostały zebrane w ciągu trzech lat, gdy New Horizons podróżował od 45 do 55 jednostek astronomicznych (j.a.) od Słońca.
Naukowcy z New Horizons odkryli szereg KBO daleko poza tradycyjną zewnętrzną krawędzią Pasa Kuipera, korzystając z obserwatoriów takich jak japoński Teleskop Subaru na Hawajach. Poprzednie dane wskazywały, że zewnętrzna krawędź (gdzie gęstość obiektów zaczyna spadać) znajduje się w odległości około 50 j.a., jednak nowe dowody sugerują, że pas może rozciągać się do 80 j.a. lub dalej.
Doner powiedział, że w miarę kontynuowania obserwacji teleskopowych naukowcy analizują inne możliwe przyczyny wysokich odczytów pyłu SDC. Jedną z możliwości, być może mniej prawdopodobną, jest ciśnienie promieniowania i inne czynniki wypychające pył powstały w wewnętrznym Pasie Kuipera poza odległością 50 j.a. Sonda New Horizons mogła również napotkać cząsteczki lodu, które nie mogą dotrzeć do wewnętrznych części Układu Słonecznego i nie zostały jeszcze uwzględnione w obecnych modelach Pasa Kuipera.
Te nowe wyniki naukowe z New Horizons mogą być pierwszym przypadkiem, gdy jakikolwiek statek kosmiczny odkrył nową populację ciał w naszym Układzie Słonecznym – powiedział Alan Stern, główny badacz New Horizons z Southwest Research Institute w Boulder. Nie mogę się doczekać, aby zobaczyć, jak daleko sięga ten podwyższony poziom pyłu w Pasie Kuipera.
Oczekuje się, że sonda New Horizons będzie miała wystarczającą ilość paliwa i mocy, aby działać do 2040 roku, w odległości ponad 100 j.a. od Słońca. Naukowcy misji twierdzą, że tak daleko SDC może potencjalnie nawet zarejestrować przejście statku kosmicznego do regionu, w którym cząstki międzygwiazdowe dominują w środowisku pyłowym. Dzięki uzupełniającym obserwacjom teleskopowym Pasa Kuipera z Ziemi, New Horizons, jako jedyny statek kosmiczny działający w Pasie Kuipera i zbierający nowe informacje na temat tego, ma wyjątkową okazję, aby dowiedzieć się więcej o KBO, źródłach pyłu i przestrzeni Pasa, a także o pyle międzygwiazdowym i dyskach pyłowych wokół innych gwiazd.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej:
- NASA’s New Horizons Detects Dusty Hints of Extended Kuiper Belt
- New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter Observes Higher than Expected Fluxes Approaching 60 au
Źródło: NASA
Na ilustracji: Wizja artystyczna zderzenia dwóch obiektów w odległym Pasie Kuipera. Źródło: Dan Durda, FIAAA
