טלסקופ החלל ווב מגלה את הסודות הקפואים של לידתו של נפטון

חוקרים החוקרים את האסטרואיד הבינארי מורס-סומנוס ב- חגורת קויפר השתמשו ב טלסקופ החלל ג'יימס ווב לאסוף נתונים ייחודיים על אובייקטים טרנס-נפטוניים, המציעים תובנות חדשות לגבי היווצרותם של נפטון והדינמיקה של מערכת השמש החיצונית.

טבעת של סלעים קפואים המקיפים את השמש שלנו ממש מעבר לנפטון עשויה לתת לנו הצצה כיצד נוצרו נפטון – וחפצים אחרים בפאתי מערכת השמש שלנו.

מורס-סומנוס, צמד בינארי המורכב מזוג אסטרואידים קפואים הקשורים בכוח הכבידה, התברר לאחרונה כי מקורו בחגורת קויפר, כלומר הוא יכול לשמש בסיס לחקר ולהעשיר את הבנתנו את ההיסטוריה הדינמית של נפטון והשמיים. גופים הידועים כעצמים טרנס-נפטוניים (TNOs).

מחקר פורץ דרך עם JWST

המחקר המבטיח, שפורסם לאחרונה בכתב העת אסטרונומיה ואסטרופיזיקה, מציינת את הפעם הראשונה שזה הושג ומשמשת כנקודת ציון משמעותית עבור תוכנית גילוי הרכבי השטח של אובייקטים טרנס-נפטוניים בהובלת UCF – או DiSCo-TNOs – שהיא חלק מהמחזור הראשון של טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) ) תוכניות רבות התמקדו בניתוח מערכת השמש שלנו.

אנה קרולינה דה סוזה פליסיאנו ונומי פינילה-אלונסו, פוסט-דוקטורט ופרופסור למדע פלנטרי במכון החלל בפלורידה של UCF בהתאמה, הם מחברי המחקר וחלק מצוות DiSCo שחוקר תכונות ספקטרליות ייחודיות של גרמי שמים קטנים מעבר לנפטון בתוך חגורת קויפר.

מה שמיוחד לעבודה זו הוא שניתן לחקור את הרכב פני השטח של שני מרכיבים של הצמד הבינארי של TNO בגודל קטן, דבר שמעולם לא נעשה קודם לכן ויכול להיות שיש לו השלכות על האופן שבו אנו מבינים את כל האזור שמעבר לנפטון.

תובנות חדשות לגבי TNOs

דה סוזה פליסיאנו הוביל את המחקר המסוים הזה כחלק מתוכנית DiSCo-TNOs הגדולה יותר של Pinilla-Alonso. הצוות השתמש ביכולות הספקטרליות הרחבות של ה-JWST כדי לנתח את הרכב היסודות של חצי תריסר משטחי TNO החשודים בקשר הדוק כדי לאשר של-Mors-Somnus יש הרבה מן המשותף עם ה-TNOs השכנים שלה. TNOs בלתי מופרעים ברובם מוגדרים כ"קלאסיים קרים" ועשויים לשמש כנקודות התייחסות שבהן נפטון לא הפריע להם במהלך ההגירה שלו.

יחד, האובייקטים הבינאריים ו-TNOs קרובים אחרים באותה קבוצה דינמית יכולים לשמש כאינדיקטור למעקב פוטנציאלי אחר הנדידה של נפטון לפני שהתיישב במסלולו הסופי, אומרים החוקרים.

בינאריים המופרדים על ידי מרחק, כמו מורס-סומנוס, שורדים רק לעתים רחוקות מחוץ לאזורים המחוברים לכוח הכבידה ומוגנים על ידי כתמי קרח וסלע אחרים כמו חגורת קויפר. כדי לשרוד השתלה באזורים כאלה, הם דורשים תהליך הובלה איטי לעבר יעדם.

בשל ההתנהגות הספקטרוסקופית הדומה של מורס וסומנוס והדמיון שלהם עם הקבוצה הקרה-קלאסית, החוקרים מצאו עדויות קומפוזיציה להיווצרותו של צמד בינארי זה מעבר ל-30 יחידות אסטרונומיות (כמעט 2.7 מיליארד מיילים משם), כפי שגם משערים ב- ספרות שפורסמה בעבר לאזור בו נוצרים גם ה-TNOs הקר-קלאסיים.

הזרם הקבוע של תגליות כגון זה היה צפוי במידה מסוימת, שכן הנתונים הראשונים ממחקרי DiSCo-TNOs על כמעט 60 TNOs החלו לזלוג פנימה כבר בסוף 2022.

"כשהתחלנו לנתח את הספקטרום של Mors ו-Somnus, הגיעו נתונים נוספים, והקשר בין הקבוצות הדינמיות להתנהגות הקומפוזיונית היה טבעי", אומר דה סוזה פליסיאנו.

ליתר דיוק, חקר ההרכב של גרמי שמים קטנים כמו מורס-סומנוס נותן לנו מידע יקר על מהיכן באנו, אומר פינילה-אלונסו.

השלכות ומחקר עתידי

"אנחנו חוקרים כיצד הכימיה והפיזיקה בפועל של ה-TNOs משקפות את התפלגות המולקולות המבוססות על פחמן, חמצן, חנקן ומימן בענן שהוליד את כוכבי הלכת, הירחים שלהם והגופים הקטנים", היא אומרת. "המולקולות הללו היו גם מקור החיים והמים על פני כדור הארץ."

עם זאת, היא אומרת שעדיין נותרה הזדמנות מצוינת לקדם את הידע שלנו על ההיסטוריה של האזור הטרנס-נפטואני עם הכוחות הספקטרליים חסרי התקדים של JWST.

"בפעם הראשונה, אנחנו לא יכולים לפתור רק תמונות של מערכות עם מספר רכיבים כמו ה טלסקופ החלל האבל, אבל אנחנו יכולים גם ללמוד את ההרכב שלהם ברמת פירוט שרק ווב יכול לספק", אומרת פינילה-אלונסו. "עכשיו אנחנו יכולים לחקור את תהליך היווצרותם של קבצים בינאריים אלה כמו שלא היה מעולם."

למרות שפינילה-אלונסו הגתה את תוכנית DiSCo-TNOs, היא סומכת על עמיתיה כמו דה סוזה פליסיאנו שיפענחו את הממצאים וייצרו מחקר רב ערך.

"אני גאה ששיחקתי תפקיד במתן הנתונים והתמיכה הדרושים ל(אנה) קרול(אולינה), חוקרת פוסט-דוקטורט מבריקה של UCF שהייתה המנהיגה האמיתית של העבודה הזו", אומרת פינילה-אלונסו. "עם הטלסקופ של Webb שיימשך עשרות שנים, זוהי הזדמנות מדהימה עבור הדור הבא של חוקרים להתקדם ולהוביל את הפרויקטים המדעיים שלהם."

להיות פורץ דרך לגילויים מדהימים כאלה זה באמת מרגש, מוסיף דה סוזה פליסיאנו.

"לפני JWST, לא היה מכשיר שיכול להשיג מידע מהעצמים האלה בטווח אורכי הגל הזה", היא אומרת. "אני מרגיש שמח להיות מסוגל להשתתף בעידן שנחנך על ידי ה-JWST."

דה סוזה פליסיאנו קיבלה את הדוקטורט שלה באסטרונומיה מ- Observatório Nacional de Rio de Janeiro, ברזיל והיא חלק מתוכנית הפוסט-דוקטורט הבולטת של UCF. היא עובדת בפיקוח של Pinilla-Alonso בתוכנית DiSCo-TNOs.

פינילה-אלונסו היא פרופסור במכון החלל של פלורידה והצטרפה ל-UCF בשנת 2015. היא קיבלה את הדוקטורט שלה באסטרופיזיקה ומדעי כוכב הלכת מאוניברסידד דה לה לגונה בספרד. פינילה-אלונסו מחזיקה גם במינוי משותף כפרופסור במחלקה לפיזיקה של UCF והובילה מסעות תצפית בינלאומיים רבים לתמיכה ב נאס"א משימות כמו New Horizons, OSIRIS-ReX ולוסי.