Niewielkie obiekty, znajdujące się poza orbitą Neptuna, mają kolorystykę przypominającą ich większych krewniaków. Jednakże, przeszłe zderzenia mogły znacząco wpłynąć na ich powierzchnię. Obserwacje przeprowadzone przez teleskopy Hubble’a oraz Webba sugerują, że te obiekty zachowały ślady warunków, w jakich powstały. A jest ich zdecydowanie mniej, niż przewidują niektóre modele.
Za orbitą Neptuna krążą pozostałości z czasów formowania planet, znane jako obiekty transneptunowe (TNO). Część z nich może stanowić swoiste „archiwum” etapu, w którym pył i drobne okruchy łączyły się, tworząc większe ciała, określane mianem planetozymali. Zespoły badawcze, oparte na skoordynowanych obserwacjach Hubble’a i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, sprawdziły, czy te najmniejsze obiekty badawcze nadal zachowują ślady tamtych wydarzeń. Wyniki tych badań zostały opublikowane w The Astronomical Journal, a temat ten został również poruszony przez NASA.
Dwie grupy i dwie historie
Badacze dokonują rozróżnienia na obiekty „zimne” i „gorące”, co odnosi się do charakterystyki ich orbit. Grupa „zimna” porusza się po orbitach zbliżonych do kołowych, o niewielkim nachyleniu względem głównej płaszczyzny naszego układu. Przyjmuje się, że powstały one mniej więcej w tych samych miejscach, w których obecnie się znajdują, w pasie Kuipera. Ze względu na stosunkowo „spokojną” historię orbitalną, mogą stanowić one cenne źródło informacji na temat materiałów, z których budowały się odległe rejonu dzisiejszego Układu Słonecznego.
Natomiast w przypadku obiektów „gorących” ich historia jest zupełnie inna. Zgodnie z aktualnymi modelami, powstały one bliżej Słońca, m.in. pomiędzy orbitami Urana a Neptuna, a migracja dużych planet rozrzuciła je na zewnątrz. Obecnie wiele z tych obiektów krąży po mocno wydłużonych orbitach, wyraźnie przechylonych względem płaszczyzny planet. Porównanie obu grup pozwala zatem zweryfikować, czy różnice w ich miejscach narodzin oraz w późniejszej ewolucji wpływają również na najmniejsze obiekty.
Różne rozmiary, ale podobna kolorystyka
Burzliwe historie tych obiektów mogły spowodować znaczące zniekształcenia ich kształtów, usuwanie części ich powierzchni lub rozbicie większych ciał na mniejsze fragmenty. W takich scenariuszach, drobne TNO mogłyby odbijać światło w sposób odmienny niż ich więksi krewni. Astronomowie dokładnie analizują tego typu kwestie, m.in. oceniając jasność obiektów w różnych zakresach długości fal, co umożliwia określenie ich kolorów. Barwy te dostarczają wskazówek na temat składu powierzchni i jej przekształceń, chociaż do dokładnego opisu chemicznego może brakować szczegółów. Teleskop Hubble’a odpowiadał za część pomiarów w świetle widzialnym, a Webb uzupełnił je obserwacjami w bliskiej podczerwieni.
Zespół z Northern Arizona University ocenił, że małe obiekty populacji zimnej prezentowały wąski zakres barw, zgodny z obserwacjami większych ciał. Populacja gorąca okazała się znacznie bardziej zróżnicowana, podobnie jak jej większe odpowiedniki. Nie zaobserwowano więc systematycznej zmiany kolorystyki w miarę zmniejszania się rozmiarów obiektów, co można by oczekiwać w scenariuszu dotyczących silnych zniekształceń spowodowanych zderzeniami. Możliwe, że takich „incydentów” było mniej, niż się spodziewano, bądź ich skutki nie zdołały wymazać różnic związanych z pierwotnym składem. Podobieństwo tego typu wspiera więc inną hipotezę: o zachowaniu dawnych cech, jednak nie dowodzi, że powierzchnie pozostały w zasadzie nietknięte od czasów narodzin Układu Słonecznego.
Ile światła odbija powierzchnia? To dobre pytanie
Warto zwrócić uwagę na analizę z University of Victoria, która dotyczyła liczebności obiektów o różnej jasności. Najsłabszy wykryty obiekt w bliskiej podczerwieni wykazał jasność równą 29,3 magnitudo, co oznacza bardzo niski poziom sygnału. Tego rodzaju obserwacje pozwalają oszacować średnice obiektów, ale wymagają uwzględnienia odległości oraz założeń dotyczących albedo – zdolności powierzchni do odbijania światła. Najsłabsze ujawnione detekcje przypisano średnicę około 10 km, przy założonym albedo 0,15.
Czytaj również: Wyścig z 3I/ATLAS na granicy Układu Słonecznego. Co zobaczył teleskop Hubble’a?
Rozkłady jasności populacji zimnej i gorącej okazały się podobne, co wskazuje na podobny kształt ich rozkładów rozmiarów. Należy jednak zauważyć, że najmniejszych ciał znaleziono mniej, niż wynikałoby z niektórych modeli powstawania planetozymali, co dotkliwie sprawdza hipotezę sformułowaną w poprzednich badaniach przeprowadzonych przez Northern Arizona University. W tej kwestii jednak problemem jest stosunkowo niewielka próba oraz niepewność dotycząca rzeczywistego albedo małych TNO. Dalsze obserwacje powinny dostarczyć odpowiedzi na pytania, czy zgodność ta będzie utrzymywać się dla większej liczby ciał oraz czy uda się oddzielić ślady ich narodzin od skutków późniejszych „bliskich spotkań”, mających miejsce przez miliony lat. Kosmiczna archeologia, jak można by rzec!
