Odhalené tajemství nejvzdálenějšího studovaného tělesa Sluneční soustavy

Data z mise New Horizons realizované NASA poskytla nové pohledy na to, jak se planety a planetesimály – základní stavební bloky planet – v minulosti formovaly. Sonda New Horizons prolétla 1. 1. 2019 kolem pradávného tělesa Kuiperova pásu pojmenovaného Arrokoth (předběžné označení 2014 MU69, známé též jako Ultima Thule) a zprostředkovala lidstvu první blízký pohled na jedno z ledových těles z pozůstatků vzniku Sluneční soustavy v rozsáhlém regionu za drahou planety Neptun.

Při použití detailních údajů týkajících se tvaru, geologie, barvy a složení – shromážděných v průběhu výzkumu během přiblížení, ke kterému došlo ve vzdálenosti více než 6 miliard kilometrů od Země – astronomové mají očividně odpovědi na dlouhodobé otázky týkající se původu planetesimál, a proto učinili vynikající pokrok v pochopení vzniku samotných planet.

Vědecký tým zveřejnil tyto objevy v souboru tří článků publikovaných v časopise Science a zveřejnil je na brífinku 13. února 2020 každoročního shromáždění American Association for the Advancement of Science pořádaného v Seatlu.

„Arrokoth je nejvzdálenější, nejprimitivnější a nejpůvodnější objekt, jaký kdy byl zkoumán pomocí kosmické sondy, takže známe jeho unikátní příběh,“ říká Alan Stern, hlavní vědecký pracovník pro sondu New Horizons ze Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. „Je to pro nás poučením, jak planetesimály vznikaly a my se domníváme, že závěry znamenají významný pokrok v pochopení souhrnného vzniku planetesimál a planet.“

První snímky z průletu vysílané sondou New Horizons v uplynulém roce ukázaly, že Arrokoth se skládá ze dvou spojených laloků, které mají hladký povrch a jednotné složení. Z uvedeného vyplývá, že se jedná pravděpodobně o původní objekty, které poskytly rozhodující informace o tom, jak se podobná tělesa vytvořila. Tyto první závěry byly publikovány v květnu minulého roku v časopise Science.

„To je skutečně vzrušující objev už kvůli tomu, že se jedná o velice úspěšnou a historii píšící misi,“ říká Lori Glaze, ředitel Planetary Science Division, NASA. „Pokračující objevy sondy NASA s názvem New Horizons nás ohromily a změnily naše znalosti a chápání toho, jak se formovala planetární tělesa napříč celou Sluneční soustavou.“

V průběhu následujících měsíců při práci s větším množstvím dat s vyšším rozlišením, stejně tak jako při využití propracovaných počítačových simulací, tým pracovníků kolem mise New Horizons sestavil podrobnější obraz toho, jak se těleso Arrokoth vytvořilo. Z analýzy vyplývá, že oba laloky tohoto „kontaktního binárního tělesa“ byly kdysi samostatnými objekty, které se zformovaly blízko sebe s nízkou vzájemnou rychlostí, obíhaly navzájem kolem sebe, a když zlehka navzájem splynuly, došlo k vytvoření tělesa o velikosti 35 km, které sonda New Horizons pozorovala.

Z toho vyplývá, že se Arrokoth zformoval v důsledku gravitací řízeného kolapsu oblaku pevných částic v prvotní sluneční mlhovině, spíše než v důsledku protichůdné teorie vzniku planetesimál nazvané hierarchická akrece. Na rozdíl od vysokorychlostních kolizí mezi planetesimálami při hierarchicky uspořádané akreci, v případě kolapsu oblaku částic jednotlivá tělíska splývají zlehka a pomalu zvětšují své rozměry.

„Zrovna tak jako fosilie nám říkají, jak se na Zemi vyvíjely jednotlivé živočišné druhy, planetesimály nás informují o tom, jak ve vesmíru vznikaly planety,“ říká William McKinnon, spolupracující vědecký pracovník mise New Horizons z Washington University v St. Louis, hlavní autor článku o vzniku tělesa Arrokoth, který byl publikován v polovině února 2020 v časopise Science. „Arrokoth nevypadá, že se vytvořil v důsledku prudké kolize; vznikl ve velmi složitém tanci, ve kterém jeho jednotlivé složky pomalu obíhaly navzájem kolem sebe předtím, než splynuly dohromady.“

Další důležité střípky důkazů podporují tento závěr. Jednotná barva a složení povrchu tělesa Arrokoth ukazuje, že se objekty Kuiperova pásu (Kuiper Belt Object – KBO) formovala z blízkého materiálu, když místní oblak látky postupně kolaboval, jak předpovídá model, spíše než z chaotické hmoty z různorodých oblastí mlhoviny, jak předpokládá hierarchický model.

Zploštělé tvary obou laloků tělesa Arrokoth, stejně tak nápadně přesné uspořádání jejich pólů a rovníků rovněž ukazuje na mnohem uspořádanější splynutí z kolabujícího oblaku. Kromě toho stále ještě hladký, jen lehce kráterovaný povrch tělesa Arrokoth naznačuje, že jeho vzhled zůstal od konce éry formování planet dobře zachovalý.

„Arrokoth má fyzikální vlastnosti tělesa, které se pozvolna spojilo dohromady z lokálního materiálu ve sluneční mlhovině,“ říká Will Grundy, vedoucí týmu sondy New Horizons z Lowell Observatory ve Flagstaffu, Arizona a hlavní autor druhého článku v časopise Science. „Objekt podobný jako Arrokoth by nemohl vzniknout ve velmi chaotickém akrečním prostředí.“

Poslední zprávy o tělese Arrokoth se významně rozšířily v květnu 2019 v časopise Science pod vedením Alana Sterna. Tři nové články byly zpracovány na základě 10× většího množství informací v porovnání s prvním článkem a společně poskytují mnohem komplexnější obraz původu tělesa Arrokoth.

„Všechny důkazy, které jsme objevili, ukazují na model vzniku tělesa z oblaku částic, a všechny tak vyloučily hierarchickou akreci (postupné zvětšování velikosti tělesa) jako způsob vzniku tělesa Arrokoth, a odvozeně i dalších planetesimál,“ dodává Alan Stern.

Sonda New Horizons pokračuje v provádění nových pozorování dalších objektů Kuiperova pásu při průletech ve větší vzdálenosti. New Horizons rovněž pokračuje v mapování záření nabitých částic a výskyt prachu v oblasti Kuiperova pásu. Nově pozorovaná tělesa Kuiperova pásu jsou nyní příliš daleko, aby bylo možné odhalit podobné detaily jako na objektu Arrokoth, avšak astronomové mohou studovat takové aspekty, jako je jejich tvar a vlastnosti povrchu.

V průběhu léta letový tým zahájí využívání velkých pozemních teleskopů k pátrání po nových tělesech Kuiperova pásu, které by mohla sonda tímto způsobem studovat, případně korigovat dráhu pro blízký průlet, pokud to ještě dovolí zásoby pohonných hmot.

New Horizons se nyní nachází ve vzdálenosti 7,1 miliardy kilometrů od Země, její přístroje fungují bezvadně a sonda směřuje hlouběji do oblasti Kuiperova pásu rychlostí téměř 50 400 km/h.

Zdroj: https://www.nasa.gov/feature/new-horizons-team-uncovers-a-critical-piece-of-the-planetary-formation-puzzle a http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/News-Article.php?page=20200213

autor: František Martinek