A Naphoz közeli pályaszakaszán sikerült felfedezni egy új Neptunuszon túli égitestet, amely a 2017 OF201 jelzést kapta. Ez nagy valószínűséggel egy új törpebolygó a Naprendszer távoli vidékén.
Gyakran előfordul az, hogy egy nagy távcsővel asztrofizikai, extragalaktikus csillagászati vagy éppen kozmológiai témájú megfigyelések végzésekor készült felvételeken naprendszerbeli objektumok, például üstökösök, kisbolygók vagy egy nagybolygótól nagy szögtávolságban levő addig ismeretlen halvány kis holdak tűnnek fel, amelyeket az észlelők beazonosítanak, és megtörténik egy új felfedezés, sőt nyomon követve az új objektumokat a felvételekből azok pályája pontosan meghatározható lesz. Így történt nemrég, amikor a 2017 OF201 jelzést kapott új, halvány égitestet felfedezték.
A 2017 OF201 felfedezése
A 2017 OF201 halvány égitest vizsgálata 2017. szeptember 17-én készült felvételek tanulmányozásával vette kezdetét, amikor Sihao Cheng, Jiaxuan Li és Eritas Yang, az Institute for Advanced Study (IAS), a Perimeter Intézet, valamint a Princetoni Egyetem Asztrofizikai Tanszékének fiatal kutatói a sötét anyag kutatásával kapcsolatos felvételek tanulmányozását végezték (Dark Energy Camera Legacy Survey). Céljuk részben a felvételeken levő, addig ismeretlen naprendszerbeli halvány égitestek keresése is volt. Az általuk tanulmányozott korábbi felvételek Chilében a Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) 4,01 méteres Blanco-teleszkópjával készültek. A távcsövet alapvetően a sötét anyag kutatására használják (Dark Energy Survey), amelyhez a világ egyik legnagyobb CCD-kameráját építették meg. A 62 CCD-chipből álló, 520 megapixeles DECam (Dark Energy CAMera) kamera látómezeje eléri a 3 négyzetfokot, vagyis a Hold látszó területének 12-szeresét lehet egyetlen felvételen rögzíteni. A Blanco-teleszkópot egyébként Víctor Manuel Blanco (1918–2011) puerto ricói csillagászról nevezték el, aki a CTIO második igazgatója volt, és a Tejútrendszer, valamint a galaxisok vizsgálatával foglalkozott.
A 2017 OF201 a 2017. szeptember 17-én a DECam SSDS (Sloan) r-szűrővel készült felvételein tűnt fel, és 22,6 magnitúdó volt a látszó fényessége. A halvány kis égitest lassan mozgott a Triangulum (Háromszög) csillagképben. A későbbi megfigyelésekből meghatározott pályája alapján kiderült, hogy a Naptól nagyon messze van, vagyis a Neptunusz pályáján túl, sőt már a Kuiper-öv ma ismert külső pereménél is messzebb. A felfedezésekor a Naptól 85,71 CSE-re, a Földtől 84,91 CSE távolságra volt.
Mivel a felfedezett 2017 OF201 látszó égi mozgása nagyon lassú, ezért hosszú időszak kell a pályájának pontos meghatározásához, mivel elegendően hosszú pályaív lefedése szükséges. Másik két nagy földi teleszkóp 2017 előtti felvételeit is átvizsgálta Cheng kutatócsoportja: a Mauna Kea csúcsán levő 3,6 méteres Kanadai–Francia–Hawaii Teleszkóp (CFHT) és szintén a Mauna Kea csúcsán levő 8,1 méteres Gemini North teleszkóp korábbi felvételeit átnézve a CFHT műszerrel 2011-ben és 2012-ben készített felvételeken megtalálta a keresett égitestet, a Gemini North teleszkóp felvételein viszont nem volt rajta a 2017 OF201.
Kiderült, hogy 2011/12-ben valamivel fényesebb volt az objektum, ami valószínűsíti, hogy akkor közelebb volt a Naphoz és a Földhöz is. Egyébként 2011-ben a 2017 OF201 a Pisces (Halak) csillagkép csillagai között végezte látszó mozgását a Földről nézve. A korábbi megfigyelések figyelembevételével meghatározott pontos pálya lehetővé tette a Naptól és Földtől való távolságok pontos meghatározását. A legkorábbi időpontban készített CFHT-felvételen, ami 2011. augusztus 31-én készült, a 2017 OF201 a Naptól 81,87 CSE-re, a Földtől 81,30 CSE-re volt, és ezek a távolságok mintegy 4 CSE-gel kisebbek, mint a 2017-es felfedezéskori távolságok. Tehát a 2017 OF201 a Naptól távolodóban van.
Az alábbi ábra a 2017 OF201 látszó égi mozgását mutatja, amelyeken a látszó pályahurkok a Föld Nap körüli keringését tükrözik vissza az égen, vagyis a látóirány időbeli változását.
Egy videó is mutatja a 2017 OF201 látszó mozgását a Pisces és Triangulum csillagképek között 2011-től 2018-ig.
A 2017 OF201 pályája
A NASA JPL (Sugárhajtómű Laboratórium) pályameghatározása alapján a 2017 OF201 elnyúlt ellipszispályán kering a Nap körül. Csak néhány tizedesjegyig írva most a pályaadatokat, a pálya excentricitása 0,95044, a pálya fél nagytengelye 911,32 CSE, napközelben 45,16 CSE-re van központi csillagunktól, vagyis a Kuiper-öv külső részét átmetszi, naptávolban pedig 1777,48 CSE-re, vagyis nagyon messze kerül a Naptól. A naptávolpontja (aphélium) már az Oort-féle üstökösfelhő legbelső határa közelében van. A 2017 OF201 pályasíkja 16,20 fokos szöget zár be a földpálya (ekliptika) síkjával. A keringési ideje 27511,57 év – egyébként, amikor még csak közelítő pályaadatok voltak, akkor a keringési időt 25 ezer +/- 1 ezer év közöttire lehetett megadni. A 2017 OF201 legutóbb 1931. január 11-én volt napközelben, tehát a Kuiper-övben, annak külső pereme közelében mintegy 45 CSE-re volt akkor a Naptól. Megállapították, hogy a mai nagy távcsövekkel is az égitestet csak a keringési ideje 1%-ában, azaz csupán a napközelpontja (perihéliuma) körüli 250 éves időtartam alatt lehet megfigyelni. Most ez történik, vagyis még hosszú ideig észlelhető marad nagy teleszkópokkal
A 2017 OF201 pályája Naptól legtávolabbi pontja naptávolságát érzékelteti az alábbi ábra, amelyen a Kuiper-öv csak egy parányi kis kör.
A 2017 OF201 pályája hasonlít a 2013 SY99 Neptunuszon túli objektuméhoz, amelynek naptávolpontja mintegy 1416 CSE, napközelben kb. 50 CSE-re van, és szintén a Kuiper-öv külső pereme közelében halad el. A pálya excentricitása 0,9319, fél nagytengelye 733 CSE, a pályahajlása 4,2 fok. Égi mechanikai számítások kimutatták, hogy nem a Neptunusz zavaró hatása okozhat ilyen elnyúltságot, vagyis hosszú fél nagytengelyt és aphélium távolságot, hanem évmilliárdok alatt a galaktikus árapályhatások.
Létezik-e a feltételezett kilencedik bolygó (Planet 9)?
A 2017 OF201 felfedezése és a pályája megkérdőjelezi, sőt inkább meg is cáfolja a Naprendszer feltételezett nagyon távoli, kilencedik nagybolygójának létezését.
A Naprendszer nyolcadik nagybolygója a Neptunusz, 2006-ig a kilencedik volt a Plútó, és addig még egy külső, tizedik bolygót (Planet X) is feltételeztek. Miután a Plútót 2006-ban Pluto néven törpebolygóvá minősítették, a 2010-es évektől már a kilencedik bolygó (Planet Nine vagy Planet 9, de néha Planet X-nek is jelölik) a feltételezett, de még fel nem fedezett nagybolygót a Naprendszerben. Ennek létezését arra alapozták, hogy néhány Neptunuszon túli objektum pályájának fél nagytengelye olyan térbeli rendezettségű, amelyet egy, a Naptól mintegy 500-600 CSE-re körpályán keringő, a Föld és a Neptunusz közötti, mintegy 4 földtömegű tömegű nagybolygó gravitációs hatása okozhat. Azonban a már rendezett pályájú Neptunuszon túli objektumok közé mégsem rendezte oda a feltételezett kilencedik bolygó a 2017 OF201 pályáját!
Sőt numerikus szimulációk szerint, ha létezne a feltételezett kilencedik bolygó, akkor a 2017 OF201 gyakrabban kerülne a Neptunusz gravitációs zavaró hatása alá, így a Neptunusz közel száz millió év alatt kiszórta volna a Naprendszerből, de nem ez történt, hanem még mindig itt van, és megfigyelhető nagy távcsövekkel.
A 2017 OF209 felfedezése inkább azt támogatja, hogy nem létezik kilencedik bolygó, amit már csaknem tíz éve nagy távcsövekkel keresnek, de nem találtak meg. Ha létezne egyáltalán ilyen nagybolygó, akkor az nem okozza a transzneptun objektumok pályáinak olyan elrendeződését, mint amilyet eddig gondoltak.
A 2017 OF201 törpebolygó lehet
Ma még kevés megfigyelés van a 2017 OF201 fizikai tulajdonságainak megismerésére, de van néhány, amelyekből a méretére és alakjára következtetni lehet. A fotometriai megfigyelésekből a színindexe (g-r) = 0,77 +/- 0,11 magnitúdó, ami a Sedna Neptunuszon túli objektum (g-r) = 0,85 magnitúdós színindexéhez hasonló vörös színt mutat, és a Nap (g-r) = 0,44 magnitúdós színindexétől vörösebb mindkét objektum.
A CFHT és Blanco-teleszkóp DECam kamerájával a 2017 OF201 fényváltozása 0,1 magnitúdó volt, ami kevésbé elnyúlt alakot jelent (ha a forgástengelye közel merőleges a látóirányra). Így a test alakja közel gömb alakú lehet.
Mivel viszonylag fényes objektumról van szó a CFHT és Blanco-teleszkóp fotometriai megfigyeléseiből, ezért a geometriai albedóját (felszíni fényvisszaverő képességét) 0,15-nek feltételezve 700 km átmérő adódik (más becslésekből 580-820 km között lehet az átmérője). Egyébként lehet, hogy sok jég van a felszínén, ami miatt nagy a fényvisszaverő képessége, ha pedig sötétebb (kisebb az albedója), akkor nagyobb az átmérője.
Összehasonlításul: a főövi Ceres törpebolygó közepes átmérője 939 km, amitől csak mintegy 240 km-rel kisebb a 2017 OF201 becsült átmérője. A Pluto törpebolygó közepes átmérője 1188 km, ezzel a Kuiper-öv legnagyobb objektuma. Az Eris egy szórtkorong-objektum, és a közepes átmérője 2326 km.
A 2017 OF201 albedójának és átmérőjének meghatározásához a jövőben az ALMA teleszkóprendszert vagy akár a Webb űrtávcsövet is fel lehet majd használni.
A hasonló méretű Neptunuszon túli objektumok átlagos sűrűsége 1,7 g/cm3, így a 700 km átmérőjű, gömb alakú 2017 OF201 tömege 3 x 1020 kg, vagyis 1/20000 földtömeg lehet. A Neptunuszon túl mai becslések szerint mintegy 200 hasonló méretű és tömegű égitest lehet, ami 200 x 1/20000 = 1/100 = 1% földtömeg, vagyis ami a Hold tömegéhez hasonló tömeget jelent. Más dinamikai (égi mechanikai) becslések is hasonló, 1-2% földtömeget adnak meg az ilyen nagyobb méretű transzneptun objektumokra. A 2017 OF201 mérete, gömbhöz közeli alakja, valamint tömege lehetővé teszi a test hidrosztatikus egyensúlyát, ami törpebolygóvá való besorolását valószínűsíti. Az is nyilvánvaló, hogy a pályáját nem tisztítja meg, mint egy nagybolygó és ez is a törpebolygókra jellemző feltétel.
A hír a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 „Kozmikus hatások és kockázatok” projekt témaköréhez kapcsolódik.
Források:
