Az elmúlt évben az elsőként felfedezett csillagközi eredetű kis égitest, az 1I/’Oumuamua esete rávilágított annak szükségességére, hogy az ilyen objektumokat a közelükbe küldött űrszondákkal is meg kellene vizsgálni közvetlen közelről. A Yale Egyetem két kutatója ennek lehetőségeit tanulmányozta és ezzel kapcsolatban érdekes eredményeket tettek közzé.
2017. október 19-én az amerikai Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System) égboltfelmérő program során felfedezték az első olyan kis égitestet, amely a csillagközi térből érkezett a Naprendszerbe. Ez kétségkívül az elmúlt év egyik legjelentősebb csillagászati felfedezése volt. Mivel a pályája erősen hiperbolikus volt, először üstökösként jelölték C/2017 U1 (PANSTARRS) néven, majd amikor bebizonyosodott, hogy nem mutat üstökösaktivitást, lett átnevezve kisbolygóként A/2017 U1-re. A pontos eredet kiderülése után kapta a végleges elnevezését 1I/’Oumuamua formában („I”, mint intersztelláris, a továbbiakban 1I). Ilyen pályája csak közvetlenül a csillagközi térből érkező égitestnek lehet, de nem extragalaktikus objektumról, hanem a Tejútrendszerben rezidens égitestről van szó. Egyébként az ‘Oumuamua név jelentése hawaii-i nyelven „elsőként érkező üzenet”, vagy „hírnök”.
Most Darryl Seligman és Gregory Laughlin, a Yale Egyetem (New Haven, Connecticut) Csillagászati Tanszékének kutatói több szempontból is részletesebben megvizsgálták az 1I tulajdonságait: 1) honnan származhat, 2) miért nem mutatott kigázosodást, azaz üstökös-aktivitást, ha fagyott gázok jegei is lehettek benne, 3) az égbolton mikor, milyen irányból jöhetnek a hozzá hasonló objektumok a jövőben, illetve 4) hogyan lehetne őket elérni űrszondával.
A földi óriástávcsövekkel történt megfigyelések alapján egy nagyon elnyújtott, legalább 1:6 vagy inkább 1:10 kis/nagytengely arányú, szivar alakú, alacsony fényvisszaverő képességű (sötét), barnás-vöröses színű kisbolygókra emlékeztető kis égitestről van szó.
Seligman és Laughlin összefoglalják azokat a fizikai folyamatokat és mechanizmusokat, amelyek a kis égitest ilyen elnyújtott és sötét felszínét kialakították. Ilyenek például a származási csillag körüli erős árapályhatások, akár az ottani óriásbolygók, illetve a központi csillag közelében. A formálódó bolygórendszerben a gyakori ütközések is alakíthatták a testet. Hivatkoznak arra a magyar eredményre is, amelyben Domokos Gábor (BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék), valamint Szabó M. Gyula (ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatóriuma) kisebb méretű testekkel hosszú időn keresztül történt ütközések koptató hatásának tulajdonítják a test elnyújtott alakját.
Seligman és Laughlin korábbi vizsgálatokat idézve több lehetséges származási helyet említ a csillagközi égi vándor kialakulására és eredetére: a mintegy 50-85 parszekre levő és nagy kiterjedésű Carina/Columba csillagkeletkezési területről 40-45 millió évvel ezelőtt szökhetett el, de ugyanígy eredhet egy kettőscsillag-rendszerből (például a HD 200325-től), illetve a Naprendszerhez 820 ezer évvel ezelőtt közel került Gliese 876 csillagtól is. A kutatók arra is emlékeztetnek, hogy igen nehéz, szinte lehetetlen hosszú időre visszamenőleg azonosítani a kis égitest származási helyét a Tejútrendszerben, főleg az olyan ismeretlen tömegek (csillagok, nagy csillagközi gáz- és porfelhők) miatt, amelyek pályamódosító hatásait nem tudjuk figyelembe venni.
A Yale Egyetem kutatói feltételezik, hogy a hosszú csillagközi útján az 1I felszínének legalább 6 centiméteres felső rétegét a kozmikus részecskesugárzás sötét kéreggé alakította át, amely hőszigetelő is, így azt is megakadályozza, hogy esetleg az alatta levő vízjég kigázosodjon, amikor a kis égitest egy csillag, például a Nap közelében halad el (esetünkben 0,25 CsE-re közelítette meg a Napot 2017. szeptember 9-én, ami még a Merkúr 0,4 CsE átlagos pályatávolságánál is közelebb volt). Más becslések szerint egyébként ennek a szigetelő rétegnek a vastagsága elérheti a 0,5 métert is. A mostani számítások szerint a szigetelő réteg alatt még 150-200 nappal a napközelség, vagyis a legnagyobb besugárzás után sem éri el a 100 K hőmérsékletet a kis égitest belseje, tehát nem indul meg a vízjég szublimációja.
Seligman és Laughlin szerint az ‘Oumuamua mozgása az I-es populációs csillagokéra hasonlít és a Nap környezetében az ilyen csillagok lehetnek a hozzá hasonló kis égitestek forrásai. Ezek alapján megadták azt, hogy az égboltnak mely vidéke irányából várhatók nagy valószínűséggel a jövőben ezek a kis égitestek. Eszerint a Serpens (Kígyó) és Lepus (Nyúl) csillagképekben vannak a legvalószínűbb irányok, amelyeket az alábbi térkép mutat.
Azt is megbecsülték, hogy az év során mely hónapokban mekkora az ilyen kis égitestek felfedezésének valószínűsége 19 magnitúdóig, illetve 24 magnitúdós határfényességig. Eszerint április-május és december folyamán a 19 magnitúdójúak megtalálására van nagy esély, december-januárban pedig a 24 magnitúdósakra. A halvány, 24 magnitúdójúak havi statisztikus gyakorisága 0,1-nél valamivel nagyobb és lényegében egész évben ezen érték körül van. A várható felfedezések havi gyakoriságát az alábbi ábra mutatja.
Nyilvánvaló, hogy Naprendszerünk, illetve a más csillagok körüli bolygórendszerek megismeréséhez alapvetően fontos az ‘Oumuamua-szerű kis égitestek közvetlen közeli vizsgálata, ezért a Yale Egyetem kutatói megvizsgálták az űrszondákkal való elérésük lehetőségeit is. Nagy remény van a jövőben a Pan-STARRS és LSST (Large Synoptic Survey Telescope) égboltfelmérő programokkal történő, további csillagközi eredetű kis égitestek felfedezésére, amelyeket röviddel a detektálás után már az addigra készenlétben álló űrszondákkal el lehet majd érni. Elméletileg, ha az ‘Oumuamua-hoz még két hónappal a napközelsége előtt, 2017. július 25-én elindítottak volna egy szondát, akkor az 2017. október 26-án elérte volna. Ezt a helyzetet szemlélteti a következő ábra.
A Yale Egyetem kutatói szerint a jövőben érdemes lenne a Nap-Föld-űrszonda égi mechanikai háromtest-probléma Nap-Föld közötti L1 Lagrange-pontja közelében űrszondát állomásoztatni, amely adott jelre elindulna egy frissen felfedezett új intersztelláris kis égitesthez. A következő „I”-t a szonda akár már néhány hónap alatt is elérhetné, de legfeljebb 10 éven belül találkozhatna a csillagközi látogatóval. Az sem lehetetlen a mai technikánkkal, hogy a NASA Deep Impact kísérletéhez hasonlóan egy vagy több próbatestet lőnének bele a kis égitestbe, hogy azután a közelben tartózkodó űrszonda műszerei figyelemmel kísérjék a becsapódás következményeit. A tanulmány szerint akár hagyományos kémiai hajtóanyag, ion-hajtómű vagy lézer-vitorlás módszer is szóba jöhet a szonda meghajtására. A részletek kidolgozása még a jövő feladata.
Egyébként mint arról már beszámoltunk, az ‘Oumuamua-t űrszondával meglátogató program előzetes tervét már az angol Initiative for Interstellar Studies (i4is) kutató-mérnökei is kezdeményezték. A Yale Egyetem kutatóinak koncepciója ettől független és jelzi a tudományos közösség felajzott érdeklődését a más csillagoktól érkező vándorok részletesebb megvizsgálása kapcsán.
A hír megjelenését a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 “Kozmikus hatások és kockázatok” projekt támogatta.
Forrás:
Kapcsolódó internetes oldalak:
- Kettőscsillag-rendszerből szökhetett meg a csillagközi kisbolygó
- Magyar kutatók szerint természetes folyamatok is kialakíthatták a csillagközi kisbolygó alakját
- Honnan jöhetett a csillagközi eredetű kisbolygó? Új terv: űrszonda eredhet utána
- GYORSHÍR: Felfedezték az első csillagközi kisbolygót
