Mažas ledinis kūnas už Neptūno nustebino mokslininkus: tai neturėtų egzistuoti

Astronomai už Neptūno orbitos aptiko mažą, maždaug 500 kilometrų skersmens ledinį kūną, kuris, pagal įprastas teorijas, neturėtų išlaikyti atmosferos. Vis dėlto stebėjimai rodo, kad aplink transneptūninį objektą (612533) 2002 XV93 yra itin plonas dujų sluoksnis.

Toks radinys stebina, nes mažo kūno gravitacija per silpna ilgai sulaikyti lakiąsias dujas. Tai reiškia, kad atmosfera turi būti arba labai trumpalaikė, arba nuolat papildoma, o tai verčia peržiūrėti iki šiol taikytus atmosferų išsilaikymo modelius.

Kaip aptikta vos juntama atmosfera?

Objektas priklauso vadinamųjų plutinų grupei: jis skrieja panašiu ritmu kaip Plutonas ir yra orbitiniame rezonanse su Neptūnu. Tokie tolimi kūnai menkai atspindi Saulės šviesą, todėl detaliems tyrimams dažnai prireikia netiesioginių metodų.

2024 metais Japonijos astronomų komanda, vadovaujama Ko Arimatsu, pasinaudojo retu sutapimu, kai 2002 XV93 trumpam uždengė tolimo žvaigždės šviesą. Šis reiškinys vadinamas žvaigždės okultacija, o jo metu šviesos pokyčiai leidžia spręsti apie kūno dydį ir galimą atmosferą.

Okultaciją tyrėjai užfiksavo iš trijų vietų Japonijoje. Visa fazė truko apie 15–20 sekundžių, tačiau svarbiausias signalas buvo maždaug 1,5 sekundės trukmės laipsniškas žvaigždės pritemimas prieš visišką uždengimą ir analogiškas pašviesėjimas po jo.

Jei kūnas būtų visiškai be atmosferos, žvaigždės šviesa turėtų staigiai dingti ir staigiai sugrįžti. Laipsniškas perėjimas rodo, kad šviesa dalinai lūžta ir silpsta pereidama per dujų sluoksnį, vadinasi, aplink objektą yra atmosfera, nors ir beveik nepastebima.

Kokia ji ir kodėl tai problema teorijoms?

Modeliuodami lūžio efektą mokslininkai rėmėsi Plutono atmosferos pavyzdžiu ir tikrino scenarijus, kuriuose dominuotų azotas, metanas arba anglies monoksidas. Pagal geriausiai sutampančius skaičiavimus, atmosferos slėgis gali siekti apie 100–200 nanobarų, tai yra milijonus kartų mažiau nei Žemėje prie jūros lygio.

Esminė problema ta, kad tokia atmosfera, sprendžiant iš modelių, galėtų išsisklaidyti per kelis šimtus ar iki maždaug 1 000 metų. Tai labai trumpas laikas Saulės sistemos masteliu, todėl kyla klausimas, kas ją palaiko šiandien.

Viena iš aptariamų versijų yra palyginti nesenas susidūrimas su kometišku kūnu, kuris galėjo išlaisvinti dujas ir suformuoti laikiną atmosferą. Kita galimybė dar įdomesnė: vidinis aktyvumas, panašus į kriovulkanizmą, kai iš gelmių išmetamos lakiosios medžiagos ir jos nuolat papildo prarandamas dujas.

Kodėl šis atradimas svarbus?

2002 XV93 atmosfera būtų pirmas atvejis, kai atmosfera aptinkama mažame transneptūniniame objekte, neskaitant Plutono. Tai rodo, kad net kelių šimtų kilometrų dydžio lediniai kūnai kartais gali turėti atmosferas, nors jos ir būtų trumpalaikės.

„Šis atradimas rodo, kad tradicinę idėją, jog globalios tankesnės atmosferos susidaro tik aplink didesnes planetas, būtina peržiūrėti“, – rašė tyrėjai publikacijoje.

Mokslininkų teigimu, jei atmosfera gali atsirasti ir tokiame mažame kūne, dalis tolimų ledinių mažųjų planetų taip pat gali turėti epizodinių atmosferų. Kartu tai pademonstruoja, kad žvaigždžių okultacijų metodas tampa pakankamai jautrus fiksuoti reiškinius, kuriuos dar neseniai būtų buvę beveik neįmanoma užčiuopti tokiuose atstumuose.

Tyrimo rezultatai paskelbti žurnale „Nature Astronomy“. Tikėtina, kad ateityje panašūs stebėjimai padės nustatyti, ar tokios atmosferos Kuiperio juostoje yra retenybė, ar vis dėlto pasitaiko dažniau, nei manyta.