Poprvé v historii vědci použili Hubbleův teleskop a dalekohled Jamese Webba ke společnému studiu jedněch z nejvzdálenějších objektů naší Sluneční soustavy, takzvaných transneptunických objektů neboli TNO (Trans-Neptunian Objects). Některé z nich patří k nejmenším a nejméně jasným tělesům tohoto typu, jaká kdy byla přímo pozorována. Výzkumníci objevili méně malých TNO, než očekávali. Překvapivé bylo i to, že barvy těchto těles vykazovaly stejné zákonitosti jako u jejich větších příbuzných. Tyto objekty bývají malá, slabě viditelná ledová tělesa obíhající kolem Slunce za oběžnou dráhou Neptunu. Většina z nich je více než stomilionkrát méně jasná než objekty viditelné pouhým okem. Ve dvou vzájemně se doplňujících článcích, které byly 8. září publikovány v časopise The Astronomical Journal, vědci popisují, jak jejich týmy analyzovaly barvy, složení a rozložení velikostí 27 nově objevených drobných a slabě viditelných TNO.

Tato kategorie malých těles nabízí nejlepší pohled na rané fáze vzniku planet, kdy se prach a kamínky z disku obíhajícího kolem Slunce postupně shlukovaly do tzv. planetesimál, které NASA co do velikosti přirovnává k městům. Tyto pevné stavební bloky se dále ve druhé fázi spojovaly a vytvářely planety. Planetesimály tedy ještě nebyly planetami, ale pouze mezistupněm na cestě k jejich vzniku. Za Neptunem však k této druhé fázi spojování podle NASA nikdy nedošlo a zůstala zde jen populace zmrzlých planetesimál.

V doposud nejhlubším průzkumu TNO týmy vedené doktorandy z kanadské University of Victoria pod dohledem expertů z National Research Council of Canada a Northern Arizona University ve Flagstaffu prozkoumaly stejnou část oblohy souběžně Hubbleovým teleskopem i dalekohledem Jamese Webba. Zatímco Hubble měl poskytnout především data ve viditelné části elektromagnetického spektra, Webb sloužil k pozorování v infračervené oblasti. Týmy vědců pak měřily barvy objektů – jakési otisky prstů složení jejich povrchu. Zaměřovaly se ale také na velikost těchto těles a určování parametrů jejich oběžných drah.

Při koordinovaném pozorování týmy sledovaly dva odlišné typy TNO. Prvním jsou dynamicky „chladné“ TNO nacházející se na původních, relativně kruhových drahách kolem Slunce v rovině ekliptiky. Druhým typem jsou dynamicky „horké“ TNO, které se zformovaly mezi dnešními oběžnými drahami Uranu a Neptunu, ale byly odsunuty dále od Slunce, do oblastí, kde je dnes pozorujeme. Jejich přesun mohli způsobit plynní obři, kteří v mladé Sluneční soustavě měnili své oběžné dráhy. Dnes se tyto objekty pohybují po výrazně protáhlých eliptických drahách skloněných vůči rovině ekliptiky.

Před těmito pozorováními se astronomové domnívali, že malé TNO z obou populací (dynamicky chladné i horké) prodělaly oproti větším TNO více kolizí, které měnily jejich povrchy. Pozorování to však nepotvrdila. Namísto toho se zdá, že se malé TNO podobají svým větším příbuzným. To by znamenalo, že kolize jejich povrchy výrazně nemění – možná proto, že k nim dochází méně často, než se čekalo. Je však také možné, že si TNO nějakým způsobem dokáží zachovat své původní složení i po kolizích. Týmy se stále snaží tuto záhadu rozplést.

„Můžete si představit, že nárazy a roztříštění by mohly změnit složení povrchu, takže by se drobné TNO svou barvou lišily od svých větších sourozenců. Je tedy opravdu fascinující pozorovat, že si ty nejmenší objekty jaksi ‚pamatují‘ a uchovávají historii svého vzniku,“ říká doktorandka Anastasia Morgan z Northern Arizona University, která vedla studii zaměřenou na barvu a složení TNO. „Dynamicky horké TNO si uchovávají otisk místa, kde se zformovaly, i když se jejich oběžné dráhy od té doby výrazně promíchaly,“ dodává spoluautor David Trilling z Northern Arizona University. Dynamicky chladné i horké TNO si podle všeho zachovávají stejné barvy, jaké měly v době vzniku. Jejich zbarvení prošlo od zrození Sluneční soustavy jen velmi drobnými změnami.

Webbův teleskop také umožnil výzkumníkům spočítat objekty v jednotlivých velikostních kategoriích. Zjistili tak, že celkové rozložení velikostí je u obou populací překvapivě podobné. „Je velmi zajímavé, že proces vzniku planetesimál nakonec vede ke stejnému rozložení velikostí jak u chladných, tak u horkých populací, a to navzdory tomu, že vznikají v různých oblastech mladé Sluneční soustavy. Zdá se, že tento proces není citlivý na podmínky v disku a vytváří planetesimály podobných velikostí bez ohledu na to, zda je disk horký či studený, hustý či řídký,“ říká Marielle Eduardo, doktorandka z University of Victoria, která vedla studii o rozložení velikostí TNO.

Výzkumníci také objevili méně těchto velmi malých objektů, než očekávali podle některých modelů formování planet. Webbův teleskop odhalil 27 nových TNO s velmi nízkou jasností. Jeden z nich je tak slabý, že jeho pozorování lze přirovnat k situaci, kdy bychom ze Země sledovali malý roj světlušek na Měsíci! Nejmenší pozorovaný objekt měl průměr zhruba 5 kilometrů, takže je přibližně 5× menší než nejmenší TNO, které dokážou objevit nejcitlivější pozemské teleskopy. Tento průzkum by bez spolupráce obou špičkových kosmických observatoří nebyl možný. Hubbleův a Webbův teleskop výrazně pomohly detekovat a charakterizovat tyto TNO. Díky Hubbleově citlivosti na viditelné světlo a Webbově citlivosti na infračervené záření mohly obě observatoře společně přinést více poznatků, než by dokázala kterákoli z nich samostatně.

Přeloženo z:
https://science.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://assets.science.nasa.gov/…/jcr:content/renditions/Full-Res-For-Display-3840×2160.jpg
https://content.cld.iop.org/journals/1538-3881/172/4/187/revision1/ajae907ff1_lr.jpg
https://content.cld.iop.org/journals/1538-3881/172/4/187/revision1/ajae907ff2_hr.jpg
https://content.cld.iop.org/journals/1538-3881/172/4/188/revision1/ajae9084f3_hr.jpg