Umelecká ilustrácia binárnych asteroidov Patroclus (stred) a Menoetius. Obrazový kredit: W.M. Keck Observatory. klikni na zväčšenie
V tieni Jupitera sa skrýva pár ľadových komét podobných špinavým snehovým guľám krúžiacim mimo obežnej dráhy Neptúna.
Astronómovia z University of California, Berkeley, v spolupráci s kolegami vo Francúzsku a na Keck Telescope na Havaji, vypočítali hustotu známeho binárneho systému asteroidov, ktorý zdieľa obežnú dráhu Jupitera, a dospeli k záveru, že Patroclus a jeho spoločník sú pravdepodobne väčšinou zložení z vody ľad pokrytý patinou nečistôt.
Pretože sa predpokladá, že sa vo vonkajšom dosahu slnečnej sústavy vytvorili špinavé snehové gule, z ktorých sa občas uvoľnia a nakoniec sa slučia bližšie k Slnku ako kométy, tím naznačuje, že asteroid sa pravdepodobne vytvoril ďaleko od Slnka. S najväčšou pravdepodobnosťou bol zajatý v jednom z Jupiterových trójskych koncoch - dvoch víroch, kde sa zhromažďujú úlomky na obežnej dráhe Jupitera - v období, keď bola vnútorná slnečná sústava intenzívne bombardovaná kométami, približne 650 miliónov rokov po vytvorení slnečnej sústavy.
Ak by sa potvrdilo, mohlo by to znamenať, že veľa alebo väčšina z tisícov pravdepodobne trójskych asteroidov Jupitera sú špinavé snehové gule, ktoré pochádzajú oveľa ďalej od Slnka a súčasne s predmetmi, ktoré teraz zaberajú Kuiperov pás.
"Máme podozrenie, že trójske kone sú malé objekty Kuiperovho pásu," uviedol vedúci štúdie Franck Marchis, výskumný astronóm na UC Berkeley.
Marchis a kolegovia z Inštitútu de Mébf canique C? Bf? Leste et Calculs d '? Bf? Ph? Bf? M? Bf? Rides (IMCCE) na Observatoire de Paris a WM Observatórium Keck podáva správy o svojich zisteniach v 2. vydaní časopisu Nature.
Záver tímu dodáva podporu nedávnej hypotéze o vývoji obežných dráh najväčších planét našej slnečnej sústavy Jupiter, Saturn, Urán a Neptún, ktorú predložila skupina vedcov vedených Alessandrom Morbidelli, teoretickým astronómom Conseil National de la Recherche Vedecké laboratórium Observatoire de la Cote d'Azur, Nice, Francúzsko.
Schéma asteroidu 617 Patrokla a jeho spoločníka v slnečnej sústave
V minuloročnom dokumente Príroda Morbidelli a jeho kolegovia navrhli, aby sa ľadové kométy zachytili v Jupiterových trójskych koncoch počas ranej histórie slnečnej sústavy. Podľa ich scenára sa počas niekoľkých prvých stoviek miliónov rokov po narodení slnečnej sústavy veľké plynové planéty obiehali bližšie k Slnku, obklopené oblakom miliárd veľkých asteroidov nazývaných planetesimáli, asi 100 kilometrov (62 míľ) v priemer alebo menej. Interakcie s týmito planetezimálmi spôsobili migráciu veľkých plynných planét smerom von asi pred asi 3,9 miliardami rokov, keď Jupiter a Saturn vstúpili do rezonančných obežných dráh a začali hádzať planetosimály okolo ako konfety, niektoré z nich opúšťajú solárnu sústavu navždy.
Väčšina zostávajúcich planetezimálov sa usadila na obežných dráhach za Neptúnom - dnešný Kuiperov pás a zdroj krátkodobých komét - ale malé množstvo bolo zachytených v trójskych koncoch obrovských planét, najmä Jupitera.
„Je to prvýkrát, čo niekto priamo určil hustotu trójskeho asteroidu a podporuje nový scenár, ktorý navrhol Morbidelli,“ uviedol spoluautor Daniel Hestroffer, astronóm na IMCEE. „Tieto asteroidy by sa zachytili v trójskych koncoch v čase, keď sa stále tvorili skalné planéty, a toto narušenie planetesimálov asi 650 miliónov rokov po narodení slnečnej sústavy by mohlo spôsobiť neskoré bombardovanie Mesiaca a Marsu. . "
Aj keď Marchis hovorí o scenári ako o „peknom príbehu“, pripúšťa, že na jeho podporu je potrebné vykonať viac práce.
"Musíme objaviť viac binárnych trójskych koní a pozorovať ich, aby zistili, či nízka hustota je charakteristická pre všetky trójske kone," uviedol.
Trójske asteroidy sú tie, ktoré boli zachytené na takzvaných Lagrangeových bodoch Jupiterovej obežnej dráhy, ktoré sa nachádzajú v rovnakej vzdialenosti od Jupitera ako Jupiter od Slnka - 5 astronomických jednotiek alebo 465 miliónov míľ. Tieto body, jeden vedúci a druhý vlečný Jupiter, sú miesta, kde bola gravitačná príťažlivosť slnka a Jupiter je vyrovnaný, takže trosky sa môžu zhromažďovať ako prachové zajačiky v rohu miestnosti. V predných (L4) a koncových (L5) bodoch boli objavené stovky asteroidov, z ktorých každý obiehal okolo tohto bodu, akoby v jedle.
Asteroid 617 Patroclus, pôvodne objavený v L5 a pomenovaný v roku 1906, bol nájdený ako spoločník v roku 2001 a doteraz je jediným známym trojským bináriom. Objavitelia neboli schopní odhadnúť obežnú dráhu komponentov, pretože mali príliš málo pozorovaní.
Ako skúsení lovci asteroidov, Marchis a jeho kolegovia v auguste tohto roku objavili prvý trojitý asteroidný systém, 87 Sylvia, oveľa bližšie k slnku v hlavnom asteroidovom páse medzi Marsom a Jupiterom a použili výkonný 8-metrový ďalekohľad európskeho južného Veľmi veľký ďalekohľad Observatória v Čile na štúdium troch predmetov. Dokázali zmapovať obežné dráhy asteroidov, aby odhadli hustotu Sylvie, z ktorej vyvodili záver, že ide o hromadu voľne balenej horniny.
Francúzsky a americký tím vyskúšal tú istú techniku s oveľa vzdialenejším patrónom, pričom využíval obrazové údaje z laserového sprievodcu hviezdou systému Keck II na observatóriu W. Keck na Mauna Kea, čo umožňuje ostré rozlíšenie nemožné s akýmkoľvek iným pozemným teleskopom. ,
"Predtým sme sa mohli pozerať iba na objekty blízko jasnej referenčnej hviezdy, čo obmedzuje použitie adaptívnej optiky na malé percento z neba," uviedol Marchis. "Teraz môžeme pomocou adaptívnej optiky zobraziť takmer akýkoľvek bod na oblohe."
Systém laserových vodiacich hviezd využíva laserový lúč na excitáciu atómov sodíka na malom mieste v hornej atmosfére. Táto umelá „hviezda“ sa používa na meranie atmosférickej turbulencie, ktorá sa potom odstráni pohyblivými zrkadlami systému adaptívnej optiky Keck.
So systémom poskytujúcim bezkonkurenčné rozlíšenie 58 miliarsekúnd, urobil tím Keck päť infračervených pozorovaní v období od novembra 2004 do júla 2005. Marchis a jeho kolegovia určili, že hustota Patroclus a jeho spoločníka, ktoré sú približne rovnakej veľkosti a krúžia okolo ich Centrum hmotnosti každých 4,3 dní vo vzdialenosti 680 kilometrov (423 míľ) bolo veľmi nízke: 0,8 gramu na kubický centimeter, približne jedna tretina hmotnosti skaly a svetla dosť na to, aby plávala vo vode. Za predpokladu, že je to skalné zloženie podobné zloženiu Jupiterových mesiacov Callisto a Ganymede, museli by byť súčasti systému veľmi voľne zabalené - asi polovicu prázdneho priestoru, vnútornú charakteristiku, ktorá sa pri binárnom systéme rovnakej veľkosti neočakáva, dospeli výskumníci k záveru. ,
Tím navrhuje primeranejšie zloženie vodného ľadu s iba 15 percentami otvoreného priestoru, vďaka ktorému sú tieto objekty podobné kometám a malým objektom Kuiperovho pásu, o ktorých sa zistilo, že majú hustotu nižšiu ako voda.
Marchis má podozrenie, že binárny systém vznikol, keď bol jeden veľký asteroid roztrhnutý gravitačným ťahom Jupitera.
"Systém Patroclus vykazuje podobné vlastnosti ako binárne asteroidy blízko Zeme, o ktorých sa predpokladá, že sa vytvorili počas stretnutia s pozemskou planétou rozdeľovaním prílivov a odlivov," uviedol. "V prípade trójskeho asteroidu je možné len vtedy, keď práca našich spolupracovníkov bola nedávno publikovaná, že by sme mohli naznačiť, že toto stretnutie bolo s Jupiterom."
Pretože v Homerovej Iliade bol Patroclus Achillesovým spoločníkom a hrdinom Trójskej vojny, Achilles by bol vhodným menom pre jeden z dvoch asteroidov, ktoré sú približne rovnakej veľkosti. Iný asteroid však už má meno Achilles, takže Marchis a jeho spolupracovníci navrhli pomenovanie najmenšieho člena binárneho systému Menoetius po otcovi Patroclusa. Výbor pre mená malých orgánov Medzinárodnej astronomickej únie tento názov predbežne prijal. Priemer asteroidu s názvom Menoetius je asi 112 kilometrov (70 míľ), zatiaľ čo Patroclus je široký asi 122 kilometrov (76 míľ).
Okrem Marchisa bol v tíme profesor astronómie Imke de Pater a postdoktorand Michael H. Wong z UC Berkeley; Daniel Hestroffer, Pascal Descamps, J? Bf? R? Bf? Me Berthier a Fr? Bf? D? Bf? Ric Vachier z inštitútu M? Bf? Canique C? Bf? Leste et de Calculs jazdy na koni (IMCCE); a Antonin Bouchez, Randall Campbell, Jason Chin, Marcos van Dam, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul Stomski, Doug Summers a Peter Wizinovich z observatória W. Keck.
Projekt bol podporený grantmi Národnej vedeckej nadácie prostredníctvom Vedeckého a technologického centra pre adaptívnu optiku a Národnej správy letectva a vesmíru. Väčšina údajov bola získaná na observatóriu W. Keck, ktoré funguje ako vedecké partnerstvo medzi Kalifornským technologickým inštitútom, Kalifornskou univerzitou a NASA, s ďalšími pozorovaniami získanými na observatóriu Gemini, ktoré prevádzkuje Asociácia univerzít pre výskum. v Astronomy, Inc., na základe dohody o spolupráci s NSF v mene partnerstva Gemini.
Pôvodný zdroj: UC Berkeley News Release
