Kepler zarejestrował setki planetoid

dnia 24/10/2016
Wybrane krzywe zmian blasku trojańczyków. Kształt  krzywych zmian blasku zależy od kształtu planetoid i ich orientacji względem Słońca. Planetoida (22056) wydaje się być obiektem podwójnym o okresie prawie 15 dni (dolny prawy wykres). Źródło: Gy. M. Szabó et al. 2016

Wybrane krzywe zmian blasku trojańczyków. Kształt krzywych zmian blasku zależy od kształtu planetoid i ich orientacji względem Słońca. Planetoida (22056) wydaje się być obiektem podwójnym o okresie prawie 15 dni (dolny prawy wykres). Źródło: Gy. M. Szabó et al. 2016

Pierwotnie Kosmiczny Teleskop Kepler spoglądał na zewnątrz Układu Słonecznego w kierunku niemal prostopadłym do płaszczyzny ekliptyki i płaszczyzny orbit planet. W ten sposób mógł obserwować ten sam obszar przez cały rok, bowiem Słońce i większość Układu Słonecznego znajdowały się poza jego polem widzenia. Jednak od rozpoczęcia misji K2, Kepler obserwuje równolegle do tej płaszczyzny w celu wyrównania ciśnienia promieniowania emitowanego przez Słońce. Ta nowa strategia obserwacyjna ma dwie ważne konsekwencje:

  1. Kepler musi zmieniać swoje pole widzenia co trzy miesiące, aby unikać Słońca,
  2. nasz własny Układ Słoneczny stał się celem dla teleskopu poszukującego egzoplanet.

Dla większości astronomów pracujących na teleskopie Keplera, planety i planetoidy przemykające po zdjęciach stanowią tylko nieistotne zakłócenia w badaniach zmian blasku badanych gwiazd. Naukowcy z obserwatorów Konkoly i Gothard na Węgrzech dostrzegli w tych danych okazję do dodatkowych badań. Rozszerzając swoje wcześniejsze prace dotyczące obiektów trans-neptunowych, badacze przeanalizowali zmiany blasku niektórych planetoid Pasa Głównego oraz trojańskich.

Teleskop Keplera nie był kierowany na planetoidy Pasa Głównego, dlatego też astronomowie wybrali dwie mozaiki przedstawiające gromadę otwartą M35 oraz tor lotu Neptuna i prześledzili wszystkie znane planetoidy, które powinny się na nich pojawić. Większość obiektów była bezustannie monitorowana przez jeden do czterech dni – co może wydawać się niezbyt długim okresem czasu, lecz jest znacznie dłuższy od całonocnych obserwacjach, które można prowadzić za pomocą teleskopów naziemnych. Faktycznie, badacze mieli nadzieję, że za pomocą Keplera będą w stanie dokładniej określić okresy rotacji obserwowanych planetoid, bez niepewności spowodowanych dziennymi przerwami w danych – udało się to, jednak tylko dla części próbki.

„Zmierzyliśmy tory wszystkich znanych planetoid, ale większość z nich okazała się zbyt ciemna dla Keplera. Gęste tło gwiezdne w kierunku M35 skutecznie zmniejszyło liczbę prawidłowych detekcji,” mówi Robert Szabo (Konkoly Observatory, MTA CSFK), główny autor opracowania. „Musimy jednak pamiętać, że Kepler nie był projektowany do tego typu badań; dlatego też obserwowanie kilkudziesięciu planetoid i możliwość ustalenia ich tempa rotacji to i tak więcej niż zakładaliśmy,” dodaje.

W ramach drugiego projektu badania skupiły się na 56 wcześniej wybranych planetoidach trojańskich w środku L4, tzw. obozu greckiego, który krąży wokół Słońca przed Jowiszem. Dzięki temu, że znajdują się one dalej od Keplera, możliwe było prowadzenie obserwacji każdego obiektu bez przerwy przez 10-20 dni. To okazało się kluczową zaletą tego badania: wiele obiektów charakteryzuje się powolnymi zmianami blasku trwającymi przez 2 do 15 dni. Długookresowość wskazuje, że to co widzimy to nie jedna rotująca planetoida, lecz dwie krążące wokół wspólnego środka masy – w ramach tego projektu naukowcy stwierdzili, że około 20-25 procent trojańczyków to planetoidy podwójne lub planetoidy z własnymi księżycami. Gyula M. Szabó (ELTE Gothard Astrophysical Observatory), główna autorka drugiego artykułu powiedziała „Oszacowanie częstotliwości występowania układów podwójnych podkreśla wielką zaletę Keplera – planetoidy o okresach dłuższych niż 24 czy 48 godzin są naprawdę trudne do obserwacji z Ziemi.

To czego Kepler nie dojrzał to szybko rotujące trojańczyki. Nawet w przypadku najszybciej rotujących planetoid tego typu najkrótszy okres rotacji to ponad pięć godzin.  Oznacza to, że planetoidy prawdopodobnie są ciałami lodowymi i porowatymi, podobnymi do komet i obiektów trans-neptunowych, zupełnie różniącymi się od skalistych obiektów pasa głównego.  „Duży kawał skały może rotować znacznie szybciej niż zbitka gruzu lub obiekt lodowy tych samych rozmiarów bez  dezintegracji. Wyniki naszych badań wskazują, że trojańczyki najprawdopodobniej dotarły do nas z zewnętrznych rejonów Układu Słonecznego, a nie z pasa planetoid,” dodaje Szabo.

Kepler spoglądał w serce grupy L4. Zielone kropki przedstawiają znane planetoidy trojańskie, czarne kropki to planetoidy obserwowane za pomocą Keplera. Źródło: Gy. M. Szabó et al. 2016

Kepler spoglądał w serce grupy L4. Zielone kropki przedstawiają znane planetoidy trojańskie, czarne kropki to planetoidy obserwowane za pomocą Keplera. Źródło: Gy. M. Szabó et al. 2016

Źródło: Obserwatorium Konkoly