Nowe obiekty transneptunowe rezonują z Neptunem

Animacja przedstawia w jaki sposób naukowcy odkryli 2015 FJ345 na zdjęciach wykonanych za pomocą Hyper Suprime-Cam na Teleskopie Subaru. Obserwacje miały miejsce 17 marca 2015 roku. Kolejne zdjęcia wykonywano w odstępie 2 godzin. Źródło: Scott S. Sheppard/David Tholen/Chad Trujillo
Animacja przedstawia w jaki sposób naukowcy odkryli 2015 FJ345 na zdjęciach wykonanych za pomocą Hyper Suprime-Cam na Teleskopie Subaru. Obserwacje miały miejsce 17 marca 2015 roku. Kolejne zdjęcia wykonywano w odstępie 2 godzin. Źródło: Scott S. Sheppard/David Tholen/Chad Trujillo

W ramach poszukiwań odległych obiektów Układu Słonecznego, naukowcy  odkryli kolejne dwa małe obiekty poza orbitą Neptuna. Nowe obiekty znajdują się także poza Pasem Kuipera, czyli pasem składającym się z małych lodowych obiektów krążących tuż za orbitą Neptuna, do których należy chociażby Pluton. Obydwa obiekty charakteryzują się odpowiednio trzecim i czwartym najodleglejszym peryhelium orbity ze wszystkich znanych obiektów Układu Słonecznego.

Dodatkowo, ruch orbitalny obu obiektów znajduje się w rezonansie z orbitą Neptuna, co jest odkryciem zdecydowanie nieoczekiwanym. Ich ścieżki orbitalne wskazują, że owe planety oddziaływały w przeszłości z Neptunem lub wciąż z nim oddziałują – pomimo ogromnej odległości od tego lodowego olbrzyma.

Odkrycia tych obiektów dokonano podczas obserwacji za pomocą teleskopu Subaru na Hawajach oraz teleskopu Cerro Tololo Inter-American Observatory (CITO) w Chile. Wyniki badań zostały opisane w artykule opublikowane w lipcowym wydaniu periodyku Astrophysical Journal Letters.

Dr Scott S. Sheppard (Carnegie Institution for Science) wraz ze współpracownikami: dr Chadwick Trujillo (Obserwatorium Gemini w trakcie badań) oraz dr David J. Tholen (Uniwersytet Hawajski) przeprowadzili najrozleglejszy, najgłębszy przegląd nieba w poszukiwaniu odległych obiektów Układu Słonecznego. Członkowie zespołu rozpoczęli swoje badania za pomocą kamery Suprime-Cam zainstalowanej na Teleskopie Subaru kilka lat temu. Ich głównym celem było poszukiwanie obiektów poza orbitą Neptuna – co udało im się kilkukrotnie. Teraz za pomocą nowej kamery Hyper Suprime-Cam udało im się obserwacjami objąć dużo większy obszar nieba w poszukiwaniu odległych obiektów.

W 2014 roku zespół przewidział istnienie planety o masie superziemi, krążącej w odległości rzędu kilkuset jednostek astronomicznych od Słońca.  Oddziaływanie grawitacyjne ze strony tego obiektu wydaje się  wprowadzać odległe obiekty trans-neptunowe na podobnego typu orbity. Zespół kontynuuje przegląd w poszukiwaniu tej masywnej, odległej planety – jednak musi odkryć więcej mniejszych obiektów, które zaprowadzą go do niej.

W swoim artykule, członkowie zespołu opisują odkrycie dwóch nowych obiektów. Szczególnie ciekawy jest fakt, że oba obiekty charakteryzują się bardzo odległymi peryheliami przy jednoczesnym braku silnej mimośrodowości lub dużych półosi wielkich, które zazwyczaj charakteryzują inne ekstremalnie odległe obiekty transneptunowego (TNO) takie jak Sedna czy 2012 VP114. Co więcej, owe nowe obiekty znajdują się w obszarze przestrzeni  leżącym poza „krawędzią Pasa Kuipera”, znajdującą się ok. 50 AU od Słońca. Do momentu tego odkrycia znany był zaledwie jeden obiekt charakteryzujący się peryhelium leżącym poza tą krawędzią i umiarkowaną półosią wielką orbity.

Ku zaskoczeniu naukowców, oba nowe obiekty znajdują się w rezonansie ruchu średniego z Neptunem.  Jeden z nich okrąża Słońce raz w czasie w którym Neptun okrąża je 4 razy, a drugi okrąża Słońce w czasie w którym Neptun okrąża je 3 razy. Nowe obiekty Układu Słonecznego charakteryzują się także istotnym nachyleniem orbit w stosunku do płaszczyzny ekliptyki, dlatego też występuje tutaj rezonans Kozai – którego wpływ na obiekty o wysokim nachyleniu orbity wykazał Yoshihide Kozai w 1962 roku. Ta informacja wskazuje, że owe planety zostały umieszczone na swoich orbitach wskutek interakcji z Neptunem, gdy owa planeta migrowała na zewnątrz Układu Słonecznego w dalekiej przeszłości. Neptun powstał dużo bliżej Słońca niż jest dzisiaj, a jego migracja na zewnątrz zaburzyła orbity innych, mniejszych obiektów. Dzięki temu owe obiekty dają nam wgląd w ruch Neptuna w początkach Układu Słonecznego.

Odkrycie oraz opis obu obiektów i ich orbit zostały pisane w artykule „Beyond the Kuiper Belt edge: New high perihelion Trans-Neptunian Objects with moderate semimajor axes and eccentricities” autorstwa Scotta S. Shepparda, Chadwicka Trujillo i Davida J. Tholena, opublikowanym 1 lipca 2016 roku w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Źródło: Subaru Telescope