Bildkredit: Hubble
Med hjälp av rymdteleskopet Hubble har astronomer upptäckt tre av de svagaste och små föremål som någonsin har sett i det yttre solsystemet. Det överraskande är dock hur få Kuiper-objekt teamet upptäckte. De förväntade sig att hitta 60 så små som 15 km i fältet de undersökte, men kom bara 3.
Astronomer som använder NASA: s Hubble Space Telescope har upptäckt tre av de svagaste och minsta föremål som någonsin upptäckts bortom Neptun. Varje objekt är en klump med is och sten? ungefär storleken på Philadelphia? kretsar bortom Neptunus och Pluto, där de iskalla kropparna kan ha bott sedan bildandet av solsystemet för 4,5 miljarder år sedan. De bor i ett ringformat område som kallas Kuiper Belt, som innehåller en svärm av isiga stenar som är kvar byggstenar, eller "planetesimaler", från solsystemets skapelse.
Resultaten av sökningen tillkännagavs av en grupp som leddes av astronomen Gary Bernstein från University of Pennsylvania vid dagens möte i Division of Planetetary Sciences i Monterey, Calif.
Studiens stora överraskning är att så få Kuiper Belt-medlemmar upptäcktes. Med Hubbles utsökta resolution förväntade Bernstein och hans medarbetare sig hitta minst 60 Kuiper Belt-medlemmar så små som 15 mil (15 km) i diameter? men bara tre upptäcktes.
"Att upptäcka många färre Kuiper Belt-objekt än vad som förutsågs gör det svårt att förstå hur så många kometer som förekommer nära Jorden, eftersom många kometer tros komma från Kuiper Belt," säger Bernstein. "Detta är ett tecken på att de mindre planetesimalerna kanske har krossats i damm genom att kollidera med varandra under de senaste miljarder åren."
Bernstein och hans kollegor använde Hubble för att leta efter planetesimaler som är mycket mindre och svagare än man kan se från markbaserade teleskoper. Hubbles avancerade kamera för undersökningar pekades på en region i stjärnbilden Virgo under en 15-dagarsperiod i januari och februari 2003. En bank på 10 datorer på marken arbetade i sex månader med att leta efter svaga rörelser i Hubble-bilderna.
Sökningen nätade tre små föremål, benämnda 2003 BF91, 2003 BG91, och 2003 BH91, som sträcker sig i storlek mellan 25 och 45 miles (25-45 km) över. Det är de minsta föremål som någonsin hittats bortom Neptun. På deras nuvarande platser är dessa iskroppar en miljard gånger svagare (29: e storleken) än de mörkaste föremål som är synliga för det blotta ögat. Men en iskropp av denna storlek som slipper undan Kuiper-bältet för att vandra nära solen kan bli synlig från jorden som en komet när den vandrande kroppen börjar förångas och bilda ett omgivande moln.
Astronomer undersöker Kuiper-bältet eftersom regionen erbjuder ett fönster på vår solsystemets tidiga historia. Planeterna bildades för över 4 miljarder år sedan från ett moln av gas och damm som omringade spädbarnet Sun. Mikroskopiska bitar av is och damm fastade ihop för att bilda klumpar som växte från småstenar till stenblock till stads- eller kontinentstorlekar. De kända planeterna och månarna är resultatet av kollisioner mellan planetesimaler. I de flesta av solsystemet har alla planetesimaler antingen absorberats i planeter eller kastats ut i interstellarutrymme och förstört spåren från solsystemets tidiga dagar.
Runt 1950 föreslog Gerard Kuiper och Kenneth Edgeworth att det i regionen bortom Neptun inte finns några planeter som kan skjuta ut de kvarvarande planetesimalerna. Det borde finnas en zon, sa de två astronomerna? kallas nu Kuiper Belt? fylld med små, isiga kroppar. Trots många års sökning hittades det första sådana objektet inte förrän 1992. Sedan dess har astronomer upptäckt nästan 1 000 från markbaserade teleskoper. De flesta astronomer tror nu att Pluto, som upptäcktes 1930, faktiskt är en medlem av Kuiper Belt.
Astronomer använder nu Kuiper Belt för att lära sig om solsystemets historia, precis som paleontologer använder fossil för att studera tidigt liv. Varje händelse som påverkade det yttre solsystemet? som möjliga gravitationsstörningar från förbipasserande stjärnor eller försvunna planeter? fryses in i Kuiper Belt-medlemmarnas egenskaper som astronomer ser idag.
Om Hubble-teleskopet kunde söka i hela himlen skulle det kanske hitta en halv miljon planetesimaler. Om det samlas in i en enda planet skulle det resulterande objektet emellertid bara vara några gånger större än Pluto. De nya Hubble-observationerna, i kombination med de senaste markbaserade Kuiper Belt-undersökningarna, förstärker idén att Pluto själv och dess måne Charon bara är stora Kuiper Belt-medlemmar. Varför Kuiper Belt planetesimals inte bildade en större planet, och varför det finns färre små planetesimals än väntat, är frågor som kommer att besvaras med ytterligare Kuiper Belt-studier. Dessa studier hjälper astronomer att förstå hur planeter också kan ha bildats runt andra stjärnor.
De nya Hubble-resultaten rapporterades av Bernstein och David Trilling (University of Pennsylvania); Renu Malhotra (University of Arizona); Lynne Allen (University of British Columbia); Michael Brown (California Institute of Technology); och Matthew Holman (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). Resultaten har lämnats in till Astronomical Journal för publicering, och en preliminär rapport finns tillgänglig på webben på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0308467.
Originalkälla: Hubble News Release
