Detta diagram visar hur Kuiper Belt-objektet 2014 MU69, smeknamnet Ultima Thule, kunde ha bildats.
(Bild: © James Tuttle Keane / NASA / JHUAPL / SwRI)
En nära bild av en extremt avlägsen fossil hjälper till att besvara frågor om bildandet av planeter i hela universum.
NASAs nya horisontsond surrde det yttre solsystemobjektet tidigt på nyårs morgon, vilket gjorde den första flybyen till ett sådant primitivt objekt. Eftersom 2014 MU69 har förblivit praktiskt taget orörd sedan solsystemets födelse för 4,5 miljarder år sedan, kan det avslöja nya detaljer om den eran. Redan de första förbryllande fotona hjälper till att bevisa modeller av det tidiga solsystemet.
New Horizons första mål, Pluto, fungerar som en portvakt för Kuiper Belt, bandet med isiga stenar som omger solsystemet. MU69 ligger inom det tätaste befolkningsområdet av bältet, bland andra kalla klassiska föremål som inte har störts sedan deras födelse för miljarder år sedan. [New Horizons 'Flyby av Ultima Thule: full täckning]
"Vi valde ett kall klassiskt objekt för en mycket specifik region, för det är där bevisen var på väg," berättade Alan Stern, New Horizons huvudutredare och en planetforskare vid Southwest Research Institute (SwRI) i Colorado, till Space.com. Stern sa att ett uppdrag som New Horizons var det mest direkta sättet att få information om solsystemets gryning.
Nya horisonter levererade. De senaste bilderna som släpptes igår (2 januari) avslöjar ett snögubbeformat föremål med två flikar, den ena ungefär tre gånger så stor som den andra. Under en nyhetskonferens sade uppdragsforskare att det enda sättet att bilda ett sådant objekt var genom att samlas i mycket långsam hastighet - mindre än 1 mil eller kilometer i timmen.
"Om du kolliderade med en annan bil i dessa hastigheter kanske du inte ens bryr dig om att fylla i försäkringsformulärerna," sa Jeff Moore, New Horizons medutredare från NASA: s Ames Research Center i Kalifornien.
Dessa långsamma bildningshastigheter hjälper till att validera en nyligen föreslagen modell för bildning av solsystem som kallas kiselsten. Enligt den modellen sammanförs långsamt gasen och dammet från solens bildning som små föremål som dras av tyngdkraften.
"Det är otroligt tillfredsställande att se det bekräftat av uppgifterna," sade Stern till Space.com.
"Stor fysik"
Att försöka förstå hur planeter formar är en utmaning. Vi kan inte spola tillbaka processen i vårt eget solsystem, så forskare tittar på asteroiderna och Kuiper Belt-objekten (KBO: er) som var kvar efter planeterna bildades. Föremål som dessa började troligen som bitar av gas och damm som drogs samman av tyngdkraften, i små klumpar som kallas småsten. Till skillnad från stenarna i din uppfart, kan dock solsystemets stenar vara lika stora som jätte- stenblock; tanken är att de är mindre än planetembryon som kallas planetesimaler.
Att titta in i andra planetsystem kan hjälpa forskare att förstå denna period i solsystemets historia, men inte mycket. Molnet med gas och damm som föder nya världar döljer också dem och döljer dem i ett hölje av material.
Så forskare förlitar sig mestadels på modeller, datorprogram som arbetar för att simulera processen för planetbildning. Genom att titta på resultaten från planetariska system kan forskare få en uppfattning om gränserna bakom deras bildning.
År 2012 föreslog ett par forskare från Sverige kiselmodellen för småsten, i motsats till samtida teorier som tyder på att gas och damm samlades för att skapa objekt i kilometerstorlek. Modellen var ofullkomlig, och 2015 föreslog teoretiker Harold Levison från SwRI några förfiningar. Teorin beskrev hur föremålen växte från små stenar i centimeter, deras gravitationsfält skulle skjuta och dra åt varandra. Nudgarna skulle ha släppt några embryon ur gasen och dammet och separerat dem från materialet de behövde för att bli större, medan de som förblev på skivan gorged på småstenar för att växa till planeter.
De senaste bilderna av MU69, som teamet har fått smeknamnet Ultima Thule, verkar bevisa rullstenens ackretionsteori, sade Levison. De två små föremålen på KBO stötte vid långsamma hastigheter som antyder en relativt lugn period av ackretion, när bitar av material staplas på varandra, snarare än en snabb och farlig födsel. Levison, som inte är medlem i teamet New Horizons, är den huvudsakliga utredaren för ett kommande uppdrag till en av asteroiderna runt Jupiter.
"Den stora nyheten är anknytningsberättelsen," berättade Cathy Olkin, New Horizons biträdande projektforskare vid SwRI, till Space.com. Den bilden av hur solsystemobjekt som bildas stöds av det faktum att objektets två distinkta lober är förenade med en smal nacke snarare än en tjock, olämplig.
Pebble-ackretion kan också hjälpa till att förklara varför MU69 inte har några synliga satelliter, trots att teamet förväntade sig hitta stora stenar eller månar i omloppsbana under åren och månaderna fram till flyby.
"Det är verkligen häpnadsväckande att vi inte ser någonting i omloppsbana," sade Stern.
Enligt Levison, om MU69: s bilobedform formades av stenuttag, skulle processen ha utkastat mindre rester som inte anslöt sig till KBO ganska snabbt, och inte lämnat några satelliter för nya horisonter att upptäcka.
Naturligtvis är det fortfarande möjligt att nyare, bättre upplösta bilder som kommer att skickas till jorden under de kommande dagarna kan avslöja sådana satelliter.
De preliminära resultaten tycks emellertid göra MU69 till en rökningpistol för stenbeläggning, vilket ger en observationsmatchning till det som förra veckan bara var en teori. Detta fynd ensam har viktiga vetenskapliga konsekvenser, och resten av informationen New Horizons kommer att avslöja under de kommande två åren kommer säkert att kasta ännu mer ljus på processen.
"Det här är stor fysik, [som om det var] en partikeldetektor och vi hittade just standardmodellen," sade Stern med ett stort flin, med hänvisning till teorin om grundläggande partiklar och hur de interagerar.
"Jag tror att vi borde nomineras som ett uppdrag för ett Nobelpris," sade han.
