NASA teleskop James Webb otkrio nešto neočekivano iza Neptuna

Transneptunski objekti (TNO) su ledena tela različitih veličina, od velikih patuljastih planeta poput Plutona i Erisa, prečnika oko 1.500 kilometara, do manjih objekata poput Arrokotha, koji je širok samo nekoliko desetina kilometara. Ovi udaljeni objekti kruže oko Sunca na udaljenostima koje su slične ili čak znatno veće od orbite Neptuna. O postojanju ovih objekata prvi je govorio Kenet Edžvort pedesetih godina, a teoriju je kasnije proširio Žerar Kajper, zbog čega se region u kojem se nalaze naziva Kajperov pojas.

Orbitalni putevi TNO-a pružaju važne tragove o ranoj migraciji Urana i Neptuna, koja je oblikovala strukturu Sunčevog sistema. Ovi objekti čuvaju tajne o formiranju i evoluciji planeta, ali su njihova proučavanja zahtevala napredne mogućnosti teleskopa James Webb. Zahvaljujući svojoj sposobnosti da analizira sastav površina ovih udaljenih objekata s do sada neviđenom preciznošću, Webb menja naše razumevanje TNO-a.

Pluton: Prvi otkriveni transneptunski objekat

Pluton je bio prvi otkriveni TNO, a pronašao ga je Klajd Tombau 1930. godine. Više od šest decenija kasnije, astronomi Dejv Džuit i Džejn Lu pronašli su drugi poznati TNO, nazvan Albion. Od tada je identifikovano više od 5.000 TNO-a. Njihove orbite pružaju uvid u to kako su džinovske planete – Jupiter, Saturn, Uran i Neptun – menjale svoje položaje u ranoj istoriji Sunčevog sistema.

Posebno zanimljiva grupa TNO-a su „hladni klasični“ objekti koji imaju stabilne orbite niskog nagiba i ekscentričnosti, što ukazuje na to da su ostali na svojim originalnim putanjama od formiranja Sunčevog sistema. Ovi netaknuti objekti smatraju se osnovnim građevinskim blokovima planeta. Jedan takav objekat, Arrokoth, izbliza je istražen pomoću NASA letelice New Horizons 2019. godine, pružajući retki uvid u davnu prošlost Sunčevog sistema.

Izazov praćenja porekla TNO-a

Mnogi TNO-i su poremećeni tokom migracije džinovskih planeta, što otežava praćenje njihovog prvobitnog porekla. Ipak, proučavanjem njihovog sastava moguće je rekonstruisati sastav prvobitnog spoljnog diska Sunčevog sistema. Zahvaljujući velikom ogledalu i osetljivim instrumentima, teleskop James Webb je po prvi put u stanju da pruži detaljne podatke o sastavu tipičnih TNO-a.

Spektrograf za blisku infracrvenu oblast (NIRSpec) na Webb-u otkrio je sastav TNO-a u izuzetnim detaljima. Očekivalo se da će TNO-i imati površine bogate ledom vode, ugljen-dioksida, azota i metana, uz kompleksne organske molekule nastale pod uticajem zračenja Sunca i svemira. Podaci prikupljeni teleskopom James Webb potvrdili su ovo, ali na neočekivan način.

Revolucionarno otkriće: Tri spektralne klase

U prvih nekoliko godina rada, Webb teleskop je analizirao spektar više od 75 TNO-a i otkrio tri različite spektralne klase, što predstavlja prvo dokazano postojanje različitih površinskih sastava. Ove klase su imenovane na osnovu oblika spektra u opsegu od 2,5 do 4 mikrona, sa najdubljom apsorpcionom linijom na 3,0 mikrona, karakterističnom za molekule sa vezom kiseonika i vodonika, poput vode.

„Bowl“ spektar dominira ledom i vodom uz prisustvo ugljen-dioksida i silicijumske prašine. „Double-dip“ spektar pokazuje prisustvo složenih organskih molekula, ugljen-dioksida i ugljen-monoksida. „Cliff“ spektar otkriva još složenije organske materije, ugljen-dioksid i metanol. Različiti spektralni tipovi razlikuju se i po boji na najkraćim vidljivim talasnim dužinama, gde su „bowl“ objekti najmanje crveni, „double-dip“ su srednje crveni, a „cliff“ najcrveniji.

Tragovi formiranja iz spektralne analize

Istraživački tim DiSCo-TNO-a sugeriše da su ove spektralne razlike posledica različitih temperatura tokom formiranja. „Bowl“ objekti su se formirali bliže Suncu, gde su više temperature isparile ugljen-dioksid i metan, dok su niže temperature u spoljnim delovima Sunčevog sistema omogućile očuvanje ovih jedinjenja kod „double-dip“ i „cliff“ objekata.

Zanimljivo je da su svi objekti na stabilnim hladnim klasičnim orbitama klase „cliff“, dok ostale orbite uključuju sva tri tipa, što odgovara teoriji da je migracija Neptuna izazvala dinamičko mešanje TNO-a.

Buduća posmatranja James Webb teleskopom: Šta sledi?

Teleskop James Webb nastavlja opsežno proučavanje TNO-a, a za treći ciklus istraživanja planirana su nova posmatranja i spektroskopske analize TNO-a i njihovih satelita, uključujući i „ekstremne“ TNO-e čije orbite ulaze duboko u međuzvezdani prostor. Ova istraživanja mogu pružiti dodatne podatke o materijalima iz kojih su nastali TNO-i u protoplanetarnom disku.

Naredne godine donose uzbudljive mogućnosti za nova otkrića i bolji uvid u tajne formiranja Sunčevog sistema, piše SciTechDaily.