A Naprendszeren kívül keletkezett szerves anyagot tartalmazhat a jeges kentaur

2019

Magyar csillagászok által vezetett nemzetközi kutatócsoport stabil szerves anyagot azonosított egy kentaur típusú jeges égitesten, amely Nap körüli keringésének nagy részét a helioszférán kívül tölti.

A 2012 DR30 jelű, közel 190 km átmérőjű, kentaur típusú égitest napközelpontja a Neptunusz pályáján belül helyezkedik el, a pálya nagy excentricitása (elnyúltsága) miatt viszont a Naprendszer egyik legtávolabbra merészkedő égitestje. Keringési ideje 66 ezer év, naptávolpontja 2000 csillagászati egységen is túl van, így az égitest élete jelentős hányadát a Nap által uralt térrészen, a helioszférán kívül tölti, űrfizikai értelemben a csillagközi térhez hasonló környezetben. Az égitestet a 2011 március közepén bekövetkezett napközelsége után, 14,6 csillagászati egységes naptávolságban fedezték fel, de hamarosan 2009-es észlelések is előkerültek róla. A napközelség kedvező lehetőséget nyújtott a különleges égitest részletes megfigyelésére.

Az ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium és az MTA CSFK Csillagászati Intézet magyar kutatóinak vezetésével egy nemzetközi csoport vizsgálta meg az égitest felszíni sajátosságait. Ehhez felhasználták a 4,1 méteres SOAR távcső segítségével felvett közeli infravörös spektrumot, illetve az ESO La Silla Obszervatóriuma és a McDonald Obszervatórium távcsöveivel gyűjtött fotometriai megfigyeléseket. A 2012 DR30 azonosítása után a Sloan Digitális Égboltfelmérés (SDSS) adataiban is megtalálható volt egy felfedezés előtti kép.

A 2012 DR30 az SDSS képén (2000. április 5.) (SDSS)

A 2012 DR30 a külső Naprendszer égitestjeinek vörös és szürke csoportja között helyezkedik el, albedója (fényvisszaverő képessége) 8% körüli. Az égitest mérete 188 km, abszolút fényességében évek alatt kis mértékű ingadozás volt megfigyelhető, aminek eredete talán a nagyon ritka, átmeneti gázképződéssel és kondenzációval lehet kapcsolatban. Az igazi meglepetést azonban a spektroszkópiai megfigyelések okozták, amelyek nagy mennyiségben felhalmozódott szerves anyag jelenlétét mutatták a felszínen.

A 2012 DR30 spektruma (fekete folytonos vonal) és néhány tipikus kis égitest spektrumának összehasonlítása. A 2 mikronos vízsávot is jelöltük. (Szabó és mtsai, 2018)

A megfigyelt színkép modellezésével jelentős vízjég-tartalom (30%) mellett 60%-ban tholinok jelenlétét sikerült kimutatni, mindössze 10% szilikátos anyag mellett. A tholinok a szerves anyagok speciális fajtái, amelyeket a mai Földön nem találunk meg, ellenben a mai külső Naprendszerben gyakoriak, és az ősi Földön is jelen lehettek. Tholinok keletkeznek szervetlen jegek (pl. nitrogén, szén-dioxid, szén-monoxid) ultraibolya sugárzás hatására bekövetkező bonyolult reakcióiból. Az előállítható anyagok között eddig legalább tízezer különböző vegyületet azonosítottak, köztük 80 szénatomot tartalmazó nyíltláncú vagy policiklikus vegyületeket, vagy heteropolimereket is. A Carl Sagan alkotta kifejezés a köznyelvben “trutymót” jelent, utalva az anyag nagyfokú kémiai változatosságára.

Laboratóriumban előállított tholin-minták. (Xinting Yu, Johns Hopkins University, www.planetary.org)

Bár a vízjég és a tholinok is az átlagot jóval meghaladó arányban vannak jelen a 2012 DR30 felszínén, ez nem szokatlan egy távoli égitesten. A megfigyelt kémiai összetétel azért sajátos, mert nem mutatható ki a felszínen amorf szén (“korom”). A tholinok ugyanis a gyors napszél és a napsugárzás hatására egyszerűbb anyagok láncolatában bomlanak a távoli Naprendszer égitestjeinek felszínén. Az amorf szén, mint a folyamat végállapota, a korábban észlelt tholinos felszínű kis égitesteken mindig jelen van. A 2012 DR30 példája az első, ahol nem figyelünk meg jelentős mennyiségű amorf szenet, ami fölveti azt a lehetséges hipotézist, hogy a helioszférán kívüli “nyugodtabb” űrfizikai környezet még mindig kedvező a tholinok kialakulására, ugyanakkor már nem vezet a tholinok helioszférán belül jelentkező ütemű égéséhez, az amorf szén kialakulásához. Ha ez a fölvetés igaz, a 2012 DR30-hoz hasonló égitestekben jelentős mennyiségű szerves anyagnak kell felhalmozódnia. Ez az anyag a fiatal Naprendszer becsapódási eseményei alatt a Földre is eljuthatott. Az élet építőköveinek eredetét kutató elméletek számolnak a szerves anyag extraterresztriális eredetével. A 2012 DR30 példája megerősíti ezeket a hipotéziseket, a helioszférán kívüli kis égitestekre pedig mint eddig figyelembe nem vett lehetséges forrásokra mutat rá.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomical Journal c. folyóiratban jelent meg.

A hír megjelenését a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 “Kozmikus hatások és kockázatok” (KHK) projekt támogatta.

Forrás: The Astronomical Journal, Volume 155, Issue 4, article id. 170, 8 pp. (2018)

Hozzászólás

hozzászólás