Tajemnice Quaoar – czy pas Kuipera skrywa planety?

0

Quaoar jest jednym z najciekawszych i najbardziej kontrowersyjnych ciał orbitujących w dużej odległości od Słońca w pasie Kuipera, rozpoczynającym się za orbitą Neptuna. Dzięki możliwościom, jakie oferuje teleskop Hubble’a udało się uzyskać obraz tego obiektu, co pozwoliło dokładniej oszacować jego rozmiary i masę. Wcześniejsze oszacowanie z 2004 roku ustaliło wielkość tego plutonida na około 1260 km (-190 +190), co w owym czasie czyniło z niego największy nowo odkryty obiekt w Pasie Kuipera od czasu odkrycia Plutona w 1930 roku.

Od tego czasu nasza wiedza znacznie się jednak powiększyła wraz z odkryciami innych obiektów, spośród których można wymienić choćby Makemake, Sednę czy Eris. Ponowne badania przeprowadzone w 2007 roku za pośrednictwem pracującego w podczerwieni teleskopu Spitzer’a pozwoliły poprawić wcześniejsze wyliczenia, obarczone dość znacznym błędem (Quaoar jest tak małym obiektem, że ówczesny detektor miał ogromne trudności z jego rejestracją w wystarczającym stopniu do oceny rozmiarów). Nowe dane wskazywały, że albedo tego obiektu wynosi 0.19 i jest wyższe od zakładanego we wcześniejszych obliczeniach. Większa ilość odbitego światła od powierzchni oznacza, że rozmiar tego ciała jest mniejszy niż wcześniej zakładano – i istotnie – nowe wyliczenia wyznaczyły rozmiar Quaoar na 844.4 km (-189.6 +206.7).

W bieżącym roku dwaj naukowcy – Wesley Fraser oraz Mike Brown – dokonali ponownej oceny rozmiarów oraz masy wspomnianego plutoida – tym razem za pośrednictwem teleskopu Hubble’a. Nowe pomiary wykazały, że Quaoar posiada średnicą nie większą niż 900 km, co jest zgodne z wynikami obserwacji z teleskopu Spitzer.

Tak mała średnica oznacza, że jest to obiekt o znacznie większej średniej gęstości niż pierwotnie zakładano – większej nawet niż obserwowana w przypadku asteroidy Vesta – jednego z najmasywniejszych ciał w pasie planetoid. Wcześniejszy model ewolucji obiektów tego typu zakładał, iż wszystkie rozpoczęły swoje istnienie jako stosunkowo mało gęste ciała złożone w dużej części z lodu i skał. W wyniku wielu kolizji dochodziło jednak to szybkiego usuwania lekkiego materiału, co wymuszało powstanie obiektów złożonych głównie ze skał. Jednak średnia gęstość Quaoar znacznie przekracza spodziewane wartości dla podobnego procesu ewolucyjnego. Co więcej – na jego powierzchni wykryto obecność lodu, a ten oczywiście ma znacznie mniejszą gęstość. Jedynym, logicznym wyjaśnieniem byłoby istnienie ośrodka dużej gęstości, pokrytego jedynie warstwą skał i/lub lodu.

Nie jest to jednak koniec tajemnic.Mały księżyc Weywoot wykryty w 2007 roku przez teleskop Spitzera, orbituje wokół Quaoar po eliptycznej orbicie, co jest zjawiskiem unikalnym w przypadku KBO. Przyjmuje się, że księżyce tych obiektów powstają wskutek kolizji, do których często dochodzi w pasie Kuipera. W ich wyniku powstają pierścienie materii, które przyjmują orbitę kołową i w nich właśnie tworzą się księżyce. Z oczywistych względów Weywoot nie pasuje do tego modelu, co oznacza, że albo powstał w wyniku innego procesu, lub model ten – przynajmniej w przypadku KBO – jest nieprecyzyjny.

Jedną z roboczych teorii tłumaczących anomalię Quaoar wyjaśnia, iż może to być obiekt pochodzący z pasa planetoid pomiędzy Marsem a Jowiszem, który z jakiegoś powodu został wyrzucony na obrzeża Układu Słonecznego. Asteroidy zazwyczaj są gęstsze niż KBO, a wpływ Jowisza istotnie mógłby spowodować przejście ciała do pasa Kuipera. Problematycznym jest jednak fakt, iż orbita Quaoar jest niemal kołowa, co zupełnie nie pasuje do wspomnianej teorii – obiekt wyrzucony na zewnątrz przez Jowisza z definicji musiałby przyjąć silnie eliptyczną orbitę wokółsłoneczną.

Alternatywną teorią jest kolizja Quaoar z innym obiektem – przypuszczalnie o wielkości odpowiadającej mniej więcej planecie Mars. W wyniku kolizji materiał tworzący tego plutonida zostałby zgnieciony, co tłumaczyłoby obserwowaną, większą gęstość. Oznaczałoby to, że gęste planety orbitowały niegdyś w pasie Kuipera i być może nadal tam występują.

Odkrycie oznacza, że Pas Kuipera nie jest domem jedynie dla zamarzniętych na kość, lodowych ‘karłów’, ale może również zawierać pewną liczbę obiektów skalistych.

Źródło: Scientific American

Share.

Comments are closed.