Nový počítačový model simuluje vznik planétok tvorených dvomi lalokmi, ako je napríklad Arrokoth v Kuiperovom páse.
Najpodrobnejšie snímky Arrokotha získané len niekoľko minút pred najväčším priblížením sondy New Horizons 1. januára 2019. Obrázok je zložený z 9 individuálnych snímok zhotovených prístrojom s názvom LOng Range Reconnaissance Imager (LORRI). Zdroj: NASA
Prečo pripomína toľko ľadových objektov vo vonkajšej časti slnečnej sústavy svojím tvarom snehuliaka? Výskumníci z Michiganskej štátnej univerzity (Michigan State University, MSU) teraz prinášajú vysvetlenie procesu, ktorý by mohol byť zodpovedný za vznik takýchto telies, prostredníctvom novej počítačovej simulácie opísanej v štúdii, uverejnenej v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Arrokoth zložený z dvoch lalokov
Jedným z takýchto objektov je Arrokoth, známy aj ako Ultima Thule (bájna zem niekde na konci sveta). Nachádza sa 6,5 miliardy kilometrov ďaleko od Slnka na okraji slnečnej sústavy v takzvanom Kuiperovom páse. V roku 2014 Arrokoth objavil Hubblov vesmírny ďalekohľad (HST) a 1. januára 2019 sa k nemu na vzdialenosť 3 500 km dostala sonda New Horizons. Ide tak o najvzdialenejšie teleso vo vesmíre, ktoré priamo skúmala pozemská sonda.
Prenesené informácie zo sondy umožnili vedcom získať nové poznatky o tejto „zemi na konci sveta“. Arrokoth má veľmi nepravidelný tvar s rozmermi 31 x 19 x 14 km. „Na základe prvých blízkych obrázkov – s dvoma odlišnými a zdanlivo sférickými segmentmi – pozorovateľom pripomínal objekt Arrokoth snehuliaka. Keď sa však do analýzy zahrnulo aj 14 snímok čiastočne odhaľujúcich obrys časti Arrokotha, ktorá nebola osvetlená Slnkom, názor sa zmenil. Ukazuje sa, že dve časti (alebo dva laloky) Arrokotha nie sú guľaté, ale sploštené nepravidelné útvary, pričom väčší lalok vyzerá ako deformovaná palacinka,“ píše astronóm Ján Svoreň v článku, uverejnenom na portáli VEDA NA DOSAH.
Kuiperov pás, v ktorom sa Arrokoth nachádza, je tvorený hustým prstencom ľadových telies. V tejto oblasti nájdeme väčšinu známych trpasličích planét, ako aj kométy a planetezimály – malé kamenné alebo ľadové telesá s veľkosťou jednotiek kilometrov, o ktorých vedci predpokladajú, že stáli pri zrode slnečnej sústavy.
Nie všetky planetezimály majú pritom guľovitý tvar. Podľa odhadov astronómov má 10 až 25 percent z týchto telies, ktoré sa nachádzajú v Kuiperovom páse vrátane Arrokotha, dva laloky. Svojím tvarom tak pripomínajú spomínaného snehuliaka alebo búrsky oriešok.
Pozrite si
Vznikol počas gravitačného kolapsu
Ako však Arrokoth nadobudol svoj tvar? Odborníci sa už dávnejšie domnievali, že oba laloky Arrokotha vznikli súčasne v procese označovanom ako gravitačný kolaps. Nešlo pritom o prudký stret hmoty, ale skôr o pozvoľný proces. Nasvedčujú tomu tvar, zloženie a malý počet kráterov na objekte. Ako asi mohol proces prebiehať, teraz približuje tím odborníkov prostredníctvom počítačovej simulácie. Na základe nej sa vedci domnievajú, že dvojité laloky mohli skutočne vzniknúť ako dôsledok gravitačného kolapsu.
Kuiperov pás je pozostatkom pôvodného protoplanetárneho disku slnečnej sústavy, v ktorom sa pravdepodobne menšie telesá zoskupili do zhlukov a vytvorili obrovské rotujúce oblaky telies. Niekedy sa môže oblak pri rotácii zrútiť sám do seba, roztrhne sa a vytvorí dve samostatné planetezimály, ktoré obiehajú okolo seba. V simulácii sa obežné dráhy týchto objektov stále viac približujú, až kým sa jemne nedotknú a nespoja sa.
Simulácia gravitačného kolapsu. Zdroj: Youtube/MSU College of Natural Science
Počítačový model na overenie binárnych systémov
Jackson Barnes, doktorand z MSU, a jeho kolegovia v štúdii, ktorá bola uverejnená v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, uvádzajú, že vykonali 54 simulácií. Počiatočný model pracoval s oblakom obsahujúcim okolo stotisíc častíc, každá mala polomer približne 2 km. Ide o model s nízkym rozlíšením, pretože sa predpokladá, že skutočné oblaky obsahovali oveľa viac častíc (asi 10²⁴) s veľkosťou milimetra.
Tím zistil, že v niektorých prípadoch sa dve malé planétky dostali do vzájomnej obežnej dráhy, postupne sa približovali, až kým sa pri rýchlosti približne 5 metrov za sekundu alebo menej nedotkli a nespojili sa. Vytvorili tak dvojitú planétku alebo kontaktnú binárnu planétku.
Jackson Barnes na margo novej simulácie poznamenal, že gravitačný kolaps už vedci simulovali predtým. Na rozdiel od nového prístupu však nezohľadnili fyzikálne vlastnosti toho, ako častice spočívajú jedna na druhej, keď sa dostanú do kontaktu. Výsledkom bolo, že tieto simulácie naznačovali, že akákoľvek zrážka medzi menšími planétkami by jednoducho viedla k vzniku jedného väčšieho guľovitého objektu.
Ďalší model vo vývoji
Podľa Barnesa sú nové simulácie dôležité aj preto, že potvrdzujú dlhodobo zastávaný názor, že planétky sa vo všeobecnosti formovali prostredníctvom gravitačného kolapsu. Vedci už dlho predpokladali, že za vznik týchto objektov je zodpovedný gravitačný kolaps, hypotézu však doteraz nikto neoveril. Barnesov model je prvý, ktorý zahŕňa fyzikálne vlastnosti potrebné na reprodukciu kontaktných dvojhviezd. „Po prvýkrát sme schopní túto hypotézu overiť legitímnym spôsobom,“ uviedol Barnes. „To je na tejto štúdii také vzrušujúce.“
Mladý vedec verí, že jeho model pomôže vedcom pochopiť binárne systémy troch alebo viacerých objektov. Tím tiež pracuje na vytvorení novej simulácie, ktorá lepšie modeluje proces kolapsu.
Zdroj: Royal Astronomical Society, The Guardian, VND, Slovenský zväz astronómov, ASTRIN
(zh)
