Huba
17 °C
33 °C

Látott már széteső kisbolygót?

2014.06.02. 10:44
A Hubble-űrtávcső részletes képfelvételein egy kisbolygó szétesése utáni töredék darabjai figyelhetők meg. A kisbolygó nem ütközött egy másikkal, és nem került nagybolygók árapálykeltő hatása alá, akkor mitől esett szét?

A P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS) katalógusjelű kisbolygó széthullását még tavaly októberben észlelték. Nem meglepő, hogy a kisbolygók szokásos jelölése helyett a P/2013 R3 üstökös elnevezést kapott: a szétesés közben keletkezett törmelékfelhő miatt egy üstökösre emlékeztet a megjelenése.

A P/2013 R3 pályája és a szétesése igen ritka a kisbolygók között, ami további nagytávcsöves megfigyelésekre ösztönözte a kutatókat. Egy kutatócsoport David Jewitt vezetésével a vizsgálathoz felhasználta

  • a hawaii-szigeteki Mauna Kea csúcsán lévő 10 méteres Keck teleszkópot, színképi megfigyelésekhez;
  • a Hubble űrteleszkóp Széleslátószögű Kameráját (WFC3), hogy az ultraibolya tartományban készíthessenek nagy felbontású fotókat;
  • a Berkeley Egyetem Katzman Automatic Imaging Telescope műszerét (Mt. Hamilton, Kalifornia), amivel folyamatos fényességméréseket végezhettek a kisbolygó töredékeinek és porkómájának fényváltozásáról.
A Hubble WFC3 jelű, széleslátószögű kamerájával 2013. október 29-én, november 15-én, december 13-án és 2014. január 14-én készített képfelvételeiből összeállított képsorozat a töredékek helyzetének változását, illetve a porfelhők és porcsóvák alakjának változásait mutatja. A képen a Nap iránya és a méretskála is fel van tüntetve (HST STScI-2014-15).
A Hubble WFC3 jelű, széleslátószögű kamerájával 2013. október 29-én, november 15-én, december 13-án és 2014. január 14-én készített képfelvételeiből összeállított képsorozat a töredékek helyzetének változását, illetve a porfelhők és porcsóvák alakjának változásait mutatja. A képen a Nap iránya és a méretskála is fel van tüntetve (HST STScI-2014-15).
Fotó: NASA

A fotometriából nyert színi és a színképi tulajdonságok alapján a P/2013 R3 egy C típusú, tehát szenet tartalmazó, szilikátos összetételű kisbolygó. A C típusú aszteroidák színképe a szenes kondrit meteoritok színképéhez hasonlít; a fényvisszaverő képességük alacsony, csak a rájuk eső fény 3-5%-át verik vissza.

A HST-vel készített képeken legalább 10 töredék figyelhető meg. Ezek sugara legfeljebb 200 méter, tehát a legnagyobb darabok futballstadion nagyságúak lehetnek. A méret meghatározásához a C típusú kisbolygókra jellemző 0,05-ös albedót tételezték fel.

A töredékek egymáshoz képest mintegy 0,2-0,5 méter másodpercenkénti, azaz 0,72-1,8 kilométeres óránkénti sebességgel mozognak, ami nagyjából egy nagyon lassan sétáló, ballagó ember haladási sebessége. Mozgásuk alapján a szétesés lehetséges időpontjára csak egy több hónapos időköz adható meg, ez valamikor 2013. február és szeptember között történhetett.

Üstökösnek látszik, mégsem az

A nagyobb törmelékdarabok körül porfelhő látszik; ezek olyanok, mintha üstökösmag-töredékek lennének. A törmelékfelhő összfelülete 21-29 négyzetkilométer, az anyag szemcséinek átlagos mérete mintegy 5 milliméter lehet. A felhő össztömege így 2 x 108 kilogrammra, azaz kétszázezer tonnára tehető.

A P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS) szétesett kisbolygó töredék darabjainak helyzete és porfelhőjének változásai (STScI-2014-15)
A P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS) szétesett kisbolygó töredék darabjainak helyzete és porfelhőjének változásai (STScI-2014-15)
Fotó: NASA

A porszemcsék kábé 1 méter másodpercenkénti, azaz 3,6 kilométer óránkénti sebességgel mozognak. A Nap sugárnyomása mozgatja őket - így alakulnak ki a törmelékdarabok porcsóvái. A porkóma összfényessége a megfigyelések néhány hónapja alatt közel állandó volt, de az egyes töredékek havonta 1 magnitúdót halványodtak, ami a méretük további csökkenésére, kisebb-nagyobb repeszdarabok leválására, további aprózódásra utal.

A spektroszkópiai megfigyelések nem mutatták ki gázok jelenlétét, tehát alapvetően porkómáról van szó. A lehetséges gáz összetevők (víz, cián) kibocsátásának mértékére csak felső határt lehetett megadni, így például vízből legfeljebb csak 1 kg áramolhat ki másodpercenként a törmelékdarabokból.

A P/2013 R3 repeszdarabjai körüli porfelhő szemcséinek lassú mozgása, valamint a por mozgatásához szükséges gázkomponens hiánya azt mutatja, hogy a P/2013 R3 kisbolygó poranyaga nem a klasszikus üstökösökre jellemző módon szabadult ki. A kisbolygókhoz hasonló pályán mozgó apró égitest nem üstökös, és nem is valamilyen belső okokra visszavezethető kitörésen esett át, mint ahogy az üstökösök szoktak.

A törmelékdarabok és a por lassú, nyugodt mozgása kizárja egy másik égitesttel való ütközés lehetőségét is. Az árapály-hatás - egy másik égitest tömegvonzása - sem jöhet szóba, mivel a P/2013 R3 pályája olyan, hogy napközelben 2,2 CsE-re, naptávolban pedig 3,8 CsE-re van a Naptól, és ez nem teszi lehetővé, hogy túl közel kerüljön a Jupiterhez vagy a Marshoz.

New YORP

A HST megfigyeléseket végző kutatócsoport a YORP-hatással magyarázza a kisbolygó felpörgését. A hatást az elméletet kidolgozó kutatók nevének kezdőbetűi (Yarkovsky, O’Keefe, Radzievskii, Paddack) után nevezték el. Eszerint a Nap sugárzása jelentősen befolyásolhatja a kisbolygók forgási sebességét, felgyorsíthatja, de akár le is lassíthatja azokat.

A P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS) kisbolygó szétesésének oka a YORP-hatás következtében történt “felpörgés”, a túl gyors tengely körüli forgás lehetett. A lazán összetartott kis égitest így könnyen darabjaira eshetett. (STScI-2014-15).
A P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS) kisbolygó szétesésének oka a YORP-hatás következtében történt “felpörgés”, a túl gyors tengely körüli forgás lehetett. A lazán összetartott kis égitest így könnyen darabjaira eshetett. (STScI-2014-15).
Fotó: NASA

A YORP-hatás lényegében a kis égitestek keringését és forgását egyaránt befolyásoló fénynyomási impulzus-effektus. A kis égitestek ugyanis a Naptól kapott hőt időkéséssel sugározzák vissza, ami fékezheti és gyorsíthatja is a forgásukat. Egy laza belső szerkezetű kisbolygó, egy törmelékhalom könnyen darabjaira eshet szét a túl gyors forgás miatt. Ilyen belső szerkezetű lehet például az Itokawa kisbolygó, amit a japán Hayabusa űrszonda közvetlen közelről tanulmányozott 2005-ben.

A P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS) a bolygóközi por és meteoritikus anyag egy új forrása, ami azt mutatja, hogy nem csak a klasszikus üstökösök, hanem bizonyos kisbolygók is hozzájárulnak az interplanetáris anyagok utánpótlásához, amely a belső bolygókba és a Napba ütközve folyamatosan veszít mennyiségéből.