Przejdź do treści

Zaobserwowano planetoidę w fazie samozniszczenia

img

Astronomowie kiedyś uważali planetoidy za nudne, zbłąkane skały krążące wokół Słońca. Tylko w filmach science-fiction były dramatycznymi, zmieniającymi się obiektami.

Nowe obserwacje zmieniają SF w fakt naukowy, pokazując, że planetoidy nie są nudne. Planetoida Gault, odkryta w 1988 roku, zaczęła się powoli rozpadać. Kruszenie się jej zostało po raz pierwszy wykryte 5 stycznia 2019 roku dzięki należącym do Uniwersytetu Hawajskiego teleskopom Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System (ATLAS), znajdującymi się na stokach wulkanów Maunaloa i Haleakalā.

Każdej nocy ATLAS skanujemy niebo w poszukiwaniu niebezpiecznych planetoid blisko Ziemi – ale także obserwujemy dziesiątki tysięcy znanych planetoid pasa głównego. Nasz współpracownik Ken Smith z Belfastu znalazł niezwykle wyglądający, poruszający się obiekt, i zaalarmował nas, że może to być nowa kometa. Zamiast tego okazało się, że to planetoida pasa głównego, która właśnie stworzyła warkocz podobny do komety. Zdarzenia takie są rzadkie i tajemnicze, a my mieliśmy szczęście wykryć jedno z nich, gdy  tylko się rozpoczęło – powiedział Larry Denneau, naukowiec projektu ATLAS.

Gault to dobrze znana planetoida, a nowo odkryte warkocze są pierwszym dowodem na jej jakiekolwiek nietypowe zachowanie. Nowe obserwacje sugerują, że planetoidy są dynamicznymi, aktywnymi światami, które ostatecznie mogą rozpaść się z powodu długotrwałego, subtelnego efektu promieniowania słonecznego mogącego doprowadzić do powolnego ich wirowania, aż zaczną tracić materię.

Astronomowie szacują, że tego typu zdarzenia są rzadkie – występują mniej więcej raz na rok wśród 800 000 znanych planetoid krążących między orbitami Marsa i Jowisza. Dlatego tylko najnowsze badania astronomiczne – takie jak ATLAS – mapujące ogromne połacie nieba każdej nocy, mogą uchwycić planetoidy, gdy te się rozpadają. Po odkryciu nowego warkocza, Denneau i jego kolega Robert Weryk, przejrzeli dane archiwalne z teleskopów ATLAS i Pan-STARRS. Warkocz pojawił się w danych z grudnia 2018 roku. W połowie stycznia Jan Kleyna wyśledził drugi krótszy warkocz przy użyciu teleskopu CFHT. Warkocz był widziany także przez innych obserwatorów. Analiza dwóch warkoczy sugeruje, że miały miejsce dwa uwolnienia pyłu mniej więcej 28 października i 30 grudnia 2018 roku.

Zaskoczeni tym odkryciem, astronomowie Jan Kleyna i Karen Meech wraz z kolegami z całego świata zaczęli obserwować planetoidę Gault za pomocą teleskopów naziemnych i kosmicznych. Spektakularne zdjęcia planetoidy (6478) Gault z teleskopu Hubble’a pokazują dwa wąskie, przypominające komety warkocze szczątków płynące z maleńkiej planetoidy o szerokości czterech kilometrów. Warkocze są oczywistym dowodem na to, że Gault zaczyna się rozpadać, delikatnie wydmuchując materię w dwóch oddzielnych odcinkach w ciągu ostatnich kilku miesięcy.

Gault to dopiero druga znana planetoida, której rozpad jest związany z momentem obrotowym YORP (Yarkovsky–O'Keefe–Radzievskii–Paddack). Gdy promieniowanie słoneczne ogrzewa planetoidę, promieniowanie podczerwone wydobywające się z jej ogrzanej powierzchni niesie ze sobą pęd i ciepło. Generuje to niewielką siłę, która może powodować, że planetoida wiruje coraz szybciej. Jeżeli ta siła odśrodkowa pokona grawitację, powierzchnia planetoidy staje się niestabilna, a osuwiska wyrzucają pył i gruz dryfujące w przestrzeń kosmiczną.

Obserwowanie, jak planetoida dochodzi do siebie w wyniku tego naturalnego procesu, daje astronomom możliwość zbadania składu tych kosmicznych kamieni bez potrzeby wysyłania sond. Analiza składników planetoid pozwala zrozumieć formowanie się planet we wczesnym Układzie Słonecznym.

Kolejne obserwacje za pomocą teleskopu Herschela i Optical Ground Station w La Palma i na Teneryfie oraz teleskopu Himalayan Chandra w Indiach pozwoliły zmierzyć okres rotacji obiektu – wynosi on dwie godziny. Prędkość jest zbliżona do krytycznej, przy której planetoida – luźna kupa gruzu – zaczyna się rozpadać. Jednak ziarna tego samozniszczenia mogły zostać zasiane sto milionów lat temu, kiedy po Ziemi wędrowały dinozaury. Ciśnienie promieniowania słonecznego wywołało powolną rotację maleńkiej planetoidy w szacowanym tempie jednej sekundy co 10 000 lat. To mogła być skrajna niestabilność przez ostatnie dziesięć milionów lat. Nawet drobne zakłócenie, jak uderzenie małego kamyka, mogło wywołać te ostatnie wybuchy – mówi Kleyna.

Naukowcy sugerują, że gdy planetoida obracała się coraz szybciej, zdestabilizowana materia zaczęła opadać w kierunku równika. Gdy prędkość rotacji osiągnęła punkt krytyczny, osuwiska wyrzucały drobiny w kosmos z prędkością kilku kilometrów na godzinę. Słaba grawitacja na powierzchni planetoidy nie mogła jej dłużej utrzymać w jednym kawałku. Łagodny proces przypominał rozsypywanie cukru pudru w powietrzu, gdy wiatr rozciąga go w długi strumień.

Analiza bezpośredniego sąsiedztwa planetoidy przez Hubble’a nie wykazała oznak nadmiaru pyłu, co wyklucza możliwość zderzenia z inną planetoidą jako przyczynę wybuchu. Ostre obrazowanie Hubble’a ujawnia również, że warkocze są wąskimi serpentynami, co wskazuje, że pył był uwalniany w krótkich seriach, trwających od kilku godzin do kilku dni. Te nagłe zdarzenia doprowadziły do wydmuchnięcia wystarczającej ilości gruzu, aby stworzyć „brudną kulę” o średnicy ok. 150 metrów (gdyby złożyć je razem). Na podstawie obserwacji za pomocą Canada France Hawaii Telescope (CFHT) astronomowie oszacowali, że dłuższy warkocz rozciąga się na ponad 800 000 kilometrów i ma szerokość prawie 5 000 kilometrów. Krótszy warkocz ma zaś ok. ¼ długości tamtego.

Przedstawiciele zespołu mówią, że odkrycie to pokazuje synergię między przeglądami całego nieba, takimi jak ATLAS i Pan-STARRS, naziemnymi teleskopami oraz instrumentami znajdującymi się w przestrzeni kosmicznej, takimi jak Hubble. Odkrycie to nie byłoby możliwe bez użycia ich wszystkich naraz.

Więcej:
Hawaiʻi Team Catches Asteroid As It Self-Destructs

Źródło: IfA

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Na zdjęciu: Planetoida (6478) Gault sfotografowana przez HST, pokazująca dwa warkocze przypominające kometę. Źródło: NASA, ESA, K. Meech i J. Kleyna (University of Hawaiʻi), oraz O. Hainaut (European Southern Observatory)

Reklama