Przejdź do treści

Zaobserwowano planetoidę w fazie samozniszczenia

img

Astronomowie kiedyś uważali planetoidy za nudne, krnąbrne 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 b.r. dzięki teleskopom Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System (ATLAS) na Maunaloa i Haleakalā, należącym do Uniwersytetu Hawajskiego.

„Każdej nocy ATLAS skanuje niebo w poszukiwaniu niebezpiecznych planetoid bliskich Ziemi, ale także obserwujemy dziesiątki tysięcy znanych planetoid pasa głównego. Nasz współpracownik Ken Smith z Belfastu znalazł obiekt niezwykle wyglądający, który się poruszał, 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 to zdarzenie tuż po jego rozpoczęciu” – powiedział Larry Denneau, naukowiec projektu ATLAS.

Gault to dobrze znana planetoida, a nowo odkryte warkocze są pierwszym dowodem na jakiekolwiek niewłaściwe zachowanie. Nowe obserwacje sugerują, że planetoid 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 r. 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 ok. 28 października i 30 grudnia 2018 r.

Zaskoczeni tym odkryciem, astronomowie Jan Kleyna i Karen Meech wraz z kolegami z całego świata zaczęli obserwować 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 szerokości 4 km. 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 zaledwie 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 pęd i ciepło. Tworzy to niewielką siłę, która może powodować, że planetoida wiruje coraz szybciej. Jeżeli ta siła odśrodkowa pokonuje grawitację, powierzchnia staje się niestabilna, a osuwiska wysyłają 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 sondy. Analiza składników planetoidy, jak są one rozproszone w kosmosie, pozwala dostrzec formowanie się planet we wczesnym Układzie Słonecznym.

Kolejne obserwacje na teleskopie Herschela i Optical Ground Station w La Palma i na Teneryfie oraz na teleskopie Himalayan Chandra w Indiach zmierzyły okres rotacji obiektu na dwie godziny. Prędkość jest zbliżona do krytycznej, przy której planetoida – luźna kupa gruzu – zaczyna się rozpadać. 

Jednak nasiona tego samozniszczenia mogły zostać zasiane 100 mln lat temu, kiedy po Ziemi wędrowały dinozaury. Ciśnienie promieniowania słonecznego wywołało powolną rotację maleńkiej planetoidy w szacowanym tempie 1 sekundy co 10 000 lat.

„To mogła być skrajna niestabilność przez ostatnie 10 mln lat. Nawet drobne zakłócenie, jak uderzenie małego kamyka mogło wywołać 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 wysłały śmieci dryfujące w kosmos z prędkością kilku km/h. Słaba grawitacja na powierzchni Gault nie mogła jej dłużej utrzymać w jednym kawałku. Łagodny proces przypominał rozsypywanie cukru pudru w powietrzu, gdzie 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 powodującą wybuch.

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 wydmuchania wystarczającej ilości gruzu, aby stworzyć „brudną kulę” o średnicy ok. 150 metrów, gdyby złożyć je razem.

Na podstawie obserwacji CFHT astronomowie oszacowali, że dłuższy warkocz rozciąga się na ponad 800 000 km i ma szerokość prawie 5 000 km. Krótszy warkocz ma ok. ¼ długości tamtego.

Zespół powiedział, że odkrycie to pokazuje synergię między przeglądami całego nieba, takimi jak ATLAS i Pan-STARRS, naziemnymi teleskopami oraz obiektami kosmicznymi, takimi jak HST. Odkrycie to nie byłoby możliwe bez użycia ich wszystkich.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Hawaiʻi Team Catches Asteroid As It Self-Destructs

Źródło: IfA

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)