Planetoidy Centaury upodabniają się do komet przez bliskie spotkania z Jowiszem i Saturnem

Szybka zmiana orbity wynikająca z przybliżenia się do jednego z gazowych olbrzymów, jak Jowisz czy Saturn może sprawić, że Centaury będą wykazywać aktywność podobną do komet.

Centaury są małymi ciałami podobnymi do asteroid pod względem wielkości, ale pod względem składu do komet, które krążą wokół Słońca w zewnętrznym Układzie Słonecznym, głównie między orbitami Jowisza i Neptuna.

„Znaleźliśmy kilka odpowiedzi na tajemnicę niezbadaną od lat, dlaczego niektóre Centaury stały się aktywne jak komety, podczas gdy pozostałe wyglądają jak zwykłe, spokojne asteroidy. Nikt nie wiedział, dlaczego zachowują się w ten sposób. Nie miało to żadnego sensu. Nie było korelacji z rozmiarem czy nawet rodzajem orbity” – mówi Evy Lilly z Planetary Science Institute i główny autor badania.  

Badanie zatytułowane „Semi-major Axis Jumps as the Activity Trigger in Centaurs and High-Perihelion Jupiter Family Comets” ukazało się w czasopiśmie Astrophysical Journal Letters. Współautorami pracy są naukowcy z Planetary Science Institute, Kat Volk, Jordan Steckloff i Henry Hsieh.

„W naszej pracy przeanalizowaliśmy dynamiczną historię wszystkich znanych Centaurów, zarówno aktywnych, jak i nieaktywnych i połączyliśmy nasze odkrycia z modelowaniem termicznym. Byliśmy zainteresowani znalezieniem pewnego rodzaju wzorca wspólnego dla aktywnych planetoid, którego brakowało nieaktywnym ciałom w tej populacji. Mapowanie dynamicznej historii Centaurów jest trudnym zadaniem – orbitują one w sferze planet olbrzymów, a ich ewolucja orbitalna jest regulowana przez chaotyczny wpływ przyciągania grawitacyjnego tych planet” – tłumaczy Lilly.

„Użyliśmy numerycznego integratora – kodu, który może przewidzieć, jak ewoluuje orbita ciała niebieskiego, ale w przypadku Centaurów może być to określone tylko przez krótki czas – zwykle kilkaset lat, po czym chaos sprawia, że prognozy są niedokładne. Odkryliśmy, że wszystkie aktywne Centaury przeszły bliskie spotkanie z Jowiszem lub Saturnem i że to spotkanie spowodowało dużą zmianę orbity, którą nazywamy »skokiem a«” – mówi badacz.

„»Skok a« polega głównie na zmniejszeniu półosi głównej orbity Centaura, jednocześnie przekształcając ją z eliptycznej w bardziej kołową i niższą orbitę peryhelium. Zmiana ta jest bardzo szybka – rzędu kilku miesięcy, a oś półwiększa może zmniejszyć się o kilka jednostek astronomicznych” – dodaje Evy Lilly.

„Skok ten umieszcza Centaury na orbitach, na których ich powierzchnie mogą się nagrzewać przez dłuższy czas, a w ten sposób fala termiczna może dotrzeć do lodu we wnętrzu, który następnie sublimuje i skutecznie aktywuje planetoidę. Centaury z natury składają się z lodu i pochodzą z pasa Kuipera, który znajduje się za orbitą Neptuna. Większość swojego dynamicznego życia spędzają właśnie w tych odległych regionach Układu Słonecznego, gdzie środowisko jest zbyt zimne, aby lód mógł sublimować” – kontynuuje.

„Grawitacja gazowych olbrzymów po prostu przesuwa niektóre z nich bliżej Słońca, gdzie jest wystarczająco ciepło, aby lód mógł przejść przemiany fazowe, takie jak sublimacja i przekształcić Centaura w kometę. Nasz model termiczny to potwierdza. Wyniki sugerują, że Centaury z natury mają zdolność do stania się aktywnymi, ale wszystko zależy od tego, jak ewoluuje jego orbita” – mówi naukowiec.

Aktywność została zaobserwowana tylko u około 10 proc. Centaurów i do tej pory nie było jasne, dlaczego tak się dzieje.

Emil Gołoś