En vy över Buffys och andra Kuiper-bältesobjekt. Bildkredit: CFHT Klicka för förstoring
Ett team av astronomer som arbetar i Kanada, Frankrike och USA har upptäckt en ovanlig liten kropp som kretsar kring solen bortom Neptun, i regionen astronomer kallar Kuiper-bältet. Detta nya objekt är dubbelt så långt från solen som Neptun och är ungefär hälften av storleken på Pluto. Kroppens mycket ovanliga bana är svår att förklara med hjälp av tidigare teorier om bildandet av det yttre solsystemet.
För närvarande 58 astronomiska enheter från solen (1 astronomisk enhet, eller AU, är avståndet mellan jorden och solen), det nya objektet närmar sig aldrig närmare än 50 AU, eftersom dess bana är nära cirkulär. Nästan alla Kuiper-bältesobjekt som upptäckts bortom Neptun är mellan 30 AU och 50 AU bort. Utöver 50 AU verkar det viktigaste Kuiper-bältet ta slut, och vad få föremål som har upptäckts bortom detta avstånd har alla varit på mycket hög excentricitet (icke-cirkulära) banor. De flesta av dessa banor med hög excentricitet är resultatet av att Neptunus "kastar" föremålet utåt med en gravitationell slingshot. Eftersom detta nya objekt inte närmar sig närmare 50 AU, behövs en annan teori för att förklara dess bana. Genom att komplicera problemet har objektets omloppsbana också en extrem lutning som lutar (lutas) vid 47 grader till resten av solsystemet.
Upptäckten och uppföljningen
Objektet, som fick den officiella beteckningen 2004 XR 190 i Internationella astronomiska unionens officiella tillkännagivande, upptäcktes under rutinmässig drift av Canada-France Ecliptic Plane Survey (CFEPS) som kördes som en del av Legacy Survey på Canada France Hawaii Telescope. För närvarande använder upptäckarna det tillfälliga smeknamnet "Buffy" för att identifiera det nya objektet, även om de har föreslagit ett annat officiellt namn i enlighet med normala rutiner för att namnge sådana objekt.
Buffy extraherades från berget av Legacy Survey-data (cirka 50 gigabyte per timme av drift) med kraftfulla datorer som kamrat igenom de teleskopiska bilderna och producerade hundratals kandidater. Astronomer siktar sedan genom kandidaterna för att identifiera de avlägsna kometerna.
Astronom Lynne Allen från University of British Columbia var den första som tittade på det nya objektet, eftersom hon slutförde den ursprungliga identifieringen under behandlingen av CFEPS-uppgifter från december 2004. ”Det var ganska ljust jämfört med de vanliga Kuiper-bälteobjekten vi hitta ", sa Dr. Allen," men det som var mer intressant var hur långt borta det var. "
Objektets ljusstyrka antyder att det troligt är mellan 500 och 1000 kilometer (300 till 600 miles) i diameter. Buffy är alltså ett mycket stort Kuiper-bälteobjekt, men ungefär ett halvt dussin är större.
"Vi insåg omedelbart att objektet var ungefär dubbelt så långt som Neptunus från solen och att dess bana potentiellt var nästan cirkulär," sade UBC-professor Brett Gladman, som märkte objektets ovanliga natur när han bestämde dess bana, "men ytterligare observationer krävdes. ”
Ett till två års observationer av ett Kuiper-bälteobjekt krävs innan deras banor kan mätas exakt. De första ytterligare observationerna av Buffy kom i oktober 2005 när Gladman och Phil Nicholson från Cornell University använde Hale 5-meter teleskop för att återupptäcka objektet.
Mätning av Buffys nya position visade att banan inte bara var extremt lutad, lutad (lutad) vid 47 grader till planet för planetsystemet (väsentligen knyta rekorden för ett Kuiper-bälteobjekt) utan bekräftade att Buffy var till skillnad från något annat tidigare- känt föremål eftersom det låg på en nästan cirkulär bana medan den var på ett mycket stort avstånd.
Fler mätningar av Buffys position på bilder från teleskop vid Kitt Peak National Observatories i Arizona av teammedlemmarna Joel Parker (Southwest Research Institute), samt JJ Kavelaars (National Research Council of Canada, Herzberg Institute of Astrophysics) och Wes Fraser (University of University Victoria), genom november 2005 förfinade uppskattningen för Buffys närmaste inställning till solen. Ytterligare observationer för att ytterligare bekräfta banan, där den tillhandahålls sedan av CFHT Legacy Survey-projektet. Astronomer kommer att behöva vänta till februari 2006 för att mäta de fina detaljerna i Buffys omloppsbana.
Teamet har rapporterat sina fynd till Minor Planet Center, clearinghouse för astronomiska mätningar av nya mindre planeter. "Att hitta det första kända objektet med en nästan cirkulär bana längre än 50 AU är verkligen spännande," reagerade Brian Marsden, chef för MPC.
Utmanande teorier
Även om det varken är det minsta, största eller avlägsna objektet som upptäckts i denna region, har det nya Kuiper-bälteobjektet en mycket ovanlig bana som utmanar teorier om solsystemets utveckling.
Varför anses Buffys bana så ovanligt? Endast ett annat upptäckt objekt, Sedna, finns kvar längre än 50 astronomiska enheter (AU) från solen genom hela dess bana. Sedna befinner sig dock på en mycket elliptisk bana och svänger in till 76 AU innan han reser tillbaka utöver 900 AU. Däremot tillbringar Buffy all sin tid i det smala området mellan 52 och 62 AU från Sun. Kombinerat med lutningen i sin bana utmanar detta nya objekt aktuella teorier om det tidiga solsystemets historia.
Astronomer har upptäckt andra Kuiper-bälteobjekt som tillbringar större delen av sin tid utöver 50 AU. Dessa är på mycket elliptiska banor, och nästan alla närmar sig inom 38 AU från solen. Den nära tillvägagångssätten placerar dessa objekt inom räckhåll för Neptuns gravitationella inflytande. Dessa föremål anses i allmänhet ha spridits ut till sina nuvarande banor med en gravitationell slangbotten med Neptun. Denna grupp av objekt kallades alltså ”Scattered Disk”.
Före upptäckten av Buffy upptäcktes några andra Kuiper-bälteobjekt som tillbringar mycket av sin tid utöver 50 AU som de på ”Scattered Disk”, men ändå inte närmade sig Neptuns gravitationella räckvidd. Denna grupp har fått namnet “Utvidgad spridd disk”. Två av dess medlemmar är 1995 TL8 och 2000 YW134, som närmar sig 40 AU av solen men har ganska elliptiska banor som tar dem tillbaka ut över 60 AU. Två mer extrema exempel på ”Utvidgad spridd disk” är 2000 CR105, som närmar sig 44 AU, och Sedna, som aldrig kommer närmare solen än 76 AU.
På grund av deras stora excentricitet har dessa föremål troligen blivit starkt störda av något, även om det inte kunde ha varit Neptunus eftersom de inte kommer tillräckligt nära för att spridas av planetens gravitationskraft. Eftersom både Sedna och 2000 CR105 också reser bortom 500 AU från solen, är en teori att efter en spridning av Neptun kunde en förbipasserande stjärna ha dragit sina närmaste tillvägagångssätt bort från solen.
Buffy är uppenbarligen medlem i ”Extended Scattered Disk”. Buffys nästan cirkulära bana gör att den skiljer sig från de andra medlemmarna. Dessutom förklaras inte Buffys stora kretsloppsvinkling så lätt av den förbipasserande stjärnaidén. Om en stjärna kunde ha påverkat Buffy så starkt, borde den också ha stört mycket av Kuiper-bältet. Eftersom astronomer inte upptäcker den starka störningen behövs en mer komplex teori för att förklara Buffys omloppsbana.
Den svåra förklaringen kan ligga i biverkningar från omarrangemang av solsystemet tidigt i dess historia. En möjlighet är att när Neptunes bana långsamt expanderade i det unga solsystemet, kan komplexa gravitationsinteraktioner ha orsakat vissa Kuiper-bältesbanor att cirkulera och luta. Medan Buffys omloppsbana kunde ha skapats på detta sätt verkar inte denna teori förklara 2000 CR105 och Sedna. Denna nya upptäckt är spännande eftersom den får oss att tänka om vår förståelse för hur Kuiper-bältet bildades.
Framtiden
Under det senaste halva decenniet har teorier om bildandet av vårt yttre solsystem drivit till sina gränser: ovanliga Kuiper-bälteobjekt, som Buffy, som aldrig kommer nära Neptun men ändå har hög lutning måste förklaras.
Även om det finns teorier som förklarar enskilda objekt finns det en reproduktion av hela ensemblen av kända föremål med en process en svår utmaning för dagens solsystemmodeller. Eftersom de ovanliga föremålen, som Buffy, är mycket sällsynta, repas astronomer fortfarande ytan på de mörka hörnen på Kuiper-bältet. Framtida storskaliga undersökningar som systematiskt utforskar Kuiper-bältet är det enda sättet att låsa upp mysterierna om vad som hände tidigt i vårt solsystem.
Originalkälla: Kanada-Frankrike-Hawaii teleskop
