Ultraširoki binarni objekti u Kojperovom pojasu možda nisu iz najranijeg solarnog sistema

Pokušaj razumevanja sastava i evolucije Kojperovog pojasa zaokuplja istraživače otkako je izneta hipoteza ubrzo nakon otkrića Plutona 1930.

Naročito su tamošnji binarni parovi objekata korisni kao indikatori pošto njihovo postojanje danas daje sliku koliko je energična i burna evolucija solarnog sistema bila u ranom periodu pre četiri milijarde godina.

Preporučujemo

Posmatrajući pažljivo evoluciju ultraširokih (u razdvojenosti) binarnih objekata, istraživači su uključili više fizike koja otkriva mnogo o njihovoj arhitekturi i razvijanju. Otkrili su da ovi ultraširoki binarni objekti možda nisu formirani u primordijalnom solarnom sistemu, kao što se mislilo.

„U spoljnjim oblastima solarnog sistema postoji populacija binarnih sistema toliko razdvojenih da se činilo vrednim ispitati da li su mogli preživeti četiri milijarde godina bez potpunog razdvajanja“, kaže Hanter Kembel sa Univerziteta Oklahome.

„Ako su se formirali u ranom Kojperovom pojasu i opstali toliko dugo, mogli biste izvući gomilu zaključaka o energiji i silovitosti evolucije solarnog sistema tokom ranih dana“.

Kojperov pojas je prstenasti region solarnog sistema koji sadrži planetezimale i manje objekte preostale od formiranja solarnog sistema. Počinje otprilike od orbite Neptuna, u proseku 30 astronomskih jedinica (AU) od Sunca, i prostire se do otprilike 55 AU, sa nagibom do 10 stepeni u odnosu na ekliptičku ravan Zemlje.

Masivniji od asteroidnog pojasa 20-200 puta, sastoji se od malih ostataka formiranja solarnog sistema – većina su ledeni volatili sačinjeni od molekula kao što su metan, amonijak i voda. Unutar Kojperovog pojasa nalaze se patuljaste planete Pluton, Erida, Ork i druge. Smatra se da postoji više od 100.000 objekata Kojperovog pojasa sa prečnikom većim od 100 kilometara.

Hladni klasični objekti su klasa malih tela sa neporemećenim orbitama iza Neptunove. Oni su primitivni i čuvaju informacije o formiranju solarnog sistema. Nisu migrirali dok je Neptun migrirao dalje od Sunca tokom veoma ranog solarnog sistema.

Taj region ima najviše ultraširokih binarnih sistema – skoro trećina objekata su binarni, gravitaciono vezani za drugi objekat, a nekoliko procenata su ultraširoki, sa prečnicima objekata od oko 100 kilometara, ali razmaknuti desetinama hiljada kilometara.

Mnogi raniji radovi su proučavali binarnu evoluciju kao posledicu sudara sa prolazećim telima. Naš rad ispituje evoluciju pokretanu gravitacionim perturbacijama, kaže Kembel.

Uprkos njihovoj retkosti i podložnosti poremećaju, današnji ultraširoki binarni sistemi se koriste za utvrđivanje njihove minimalne udaljenosti od Neptuna u ranom solarnom sistemu i približnog broja kilometarskih transneptunskih objekata u današnjem Kojperovom pojasu.

Međutim, implicitno se pretpostavljalo da arhitektura ultraširokih binarnih sistema, sa njihovim širokim razmakom, potiče iz ranog, primordijalnog solarnog sistema.

Kembel i saradnici su se, pak, zapitali da li su prvobitno mogli postojati tesno povezani binarni objekti koji su – putem sudara sa transneptunskim objektima tokom eona – izgubili deo svoje međusobne sprege, a njihova rastavljenost, mada su i dalje bili povezani, postala ultraširoka.

Ipak, studije pokazuju da je broj prolazećih ili sudarajućih transneptunskih objekata u modernom Kojperovom pojasu previše mali za znatnu proizvodnju populacije ultraširokih binarnih sistema.

Dok se Neptun udaljavao od Sunca (od 24 do 30 AU), neki od tih objakata su se dinamički rasejavali dok nisu došli u snažnu interakciju sa džinovskim spoljnjim planetama solarnog sistema, kad su bili izbačeni iz solarnog sistema ili zarobljeni u Ortovom oblaku.

Foto: NASA / JPL-Caltech, Public domain, via Wikimedia Commons

Smatra se da je oko 99 do 99,9% planetezimala primordijalnog pojasa izbačeno iz dinamičkog Kojperovog pojasa – objekti koji su se formirali mnogo bliže Suncu i migrirali do svojih sadašnjih orbita dok ih je Neptun gurao napolje.

Pošto je objektu iz primordijalnog pojasa potrebno barem 10 miliona godina da bude uklonjen, istraživači su se zapitali da li bi uključivanje brojnih presecanja hladnih klasičnih objekata sa takvim nestabilnim transneptunskim objektima moglo biti znatno veće nego što je zaključeno iz modernih opservacija, što bi izložilo binarne sisteme većim gravitacionim poremećajima.

Baš to je pokazala simulacija evolucije Kojperovog pojasa. Ultraširoki binarni sistemi izgleda nisu primordijalni, tako da ne mogu odrediti rani solarni sistem kao što se misli.

Izlaganje ranih binarnih sistema proletanjima raznih transneptunskih objekata tokom četiri milijarde godina pokazalo je da proširenje tešnjih binarnih sistema transneptunskih objekata u ultraširoke binarne aranžmane nije neuobičajeno.

Istraživači računaju da bi prolaženja transneptunskih objekata proširila čak 10% umereno zbijenih binarnih sistema u ultraširoke tokom četiri milijarde godina trajanja solarnog sistema. Međutim, taj nalaz ne važi za tešnje binarne sisteme.

„Dok se otkriva više binarnih sistema Kojperovog pojasa i bolje shvatamo populaciju širokih binarnih sistema, možemo smanjiti ograničenja u pogledu evolucije Kojperovog pojasa i džinovskih planeta kao uzroka“, kaže Kembel.

Pošto se slični diskovi otkrivaju u drugim zvezdanim sistemima, ako znamo više o tome kako je naš nastao, možemo saznati malo više o tome kako su se ti drugi formirali i pretpostaviti kakve druge planete se možda tamo nalaze, ali ih je inače previše teško videti.

(Telegraf Nauka/Phys.org)