Η ανακάλυψη νέων πραγμάτων στο διάστημα είναι συχνό φαινόμενο. Οι αστρονόμοι συνεχίζουν να βρίσκουν πιο μακρινά αντικείμενα στις εξωτερικές περιοχές του Ηλιακού Συστήματος. Κόσμοι σαν το ' Ο καλικάντζαρος , '' FarOut ,' και ' FarFarOut επεκτείνουν τα όρια αυτού που είναι στην πραγματικότητα το Ηλιακό μας Σύστημα.
Αλλά η εύρεση νέων πραγμάτων στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα είναι σπάνια.
Mark Kuchner, αστροφυσικός της NASA, Goddard Space Flight Center.
«Δεν είναι κάθε μέρα που ανακαλύπτεις κάτι νέο στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα».
Δύο πρόσφατες επιστημονικές εργασίες συμπληρώνουν ορισμένα κενά στην κατανόησή μας για το εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα. Και τα δύο χαρτιά επικεντρώνονται γύρω από τη σκόνη που γεμίζει το Ηλιακό Σύστημα. Και αυτή η σκόνη είναι αρχαία.
Dust's Ancient Origins
Το Ηλιακό Σύστημα ήταν κάποτε ένα πολύ πιο χαοτικό μέρος από ότι είναι τώρα. Στην πραγματικότητα, μετά την ανάφλεξη του Ήλιου στη ζωή, αλλά πριν σχηματιστεί κάποιος από τους πλανήτες, υπήρχαν τεράστιες ποσότητες σκόνης, και φυσικά αερίου, που στροβιλίζονταν σε έναν τεράστιο δίσκο. Μεγάλο μέρος αυτής της σκόνης συγχωνεύτηκε στους βραχώδεις πλανήτες. Αλλά μερικά είχαν απομείνει και σιγά-σιγά κατευθύνεται προς τον Ήλιο, έλκεται από την ισχυρή βαρύτητα του αστεριού.
Ένα ηλιακό σύστημα δεν είναι ηλιακό σύστημα έως ότου σχηματιστεί ένα αστέρι από ένα σύννεφο αερίου και σκόνης. Αφού σχηματιστεί το αστέρι, το εναπομείναν σύννεφο αερίου και σκόνης στροβιλίζεται γύρω από το αστέρι. Από αυτή τη σκόνη σχηματίζονται πλανήτες, καθώς η βαρύτητα και άλλες δυνάμεις κάνουν τη σκόνη να συγκρούεται και να συνενώνεται. (Απεικόνιση)
Συντελεστές: Εργαστήριο Αεριωθούμενης Προώθησης της NASA
Υπάρχει και άλλη σκόνη. Κάποια από αυτά προέρχονται από συγκρούσεις αστεροειδών, άλλα από κομήτες και μερικά από άλλα γεγονότα όπως κρούσεις μετεωριτών. Και το μεγαλύτερο μέρος του είναι αρχαίο.
Στο μακρύ ταξίδι της προς τον Ήλιο, η σκόνη παγιδεύεται από τη βαρύτητα των πλανητών. Είναι διαμορφωμένο σε δακτυλίους που εντοπίζουν τις τροχιές των πλανητών γύρω από τον Ήλιο. Οι αστρονόμοι το γνώριζαν αυτό εδώ και καιρό.
Πριν από είκοσι πέντε χρόνια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο μαζί με ένα γιγάντιο δακτύλιο σκόνης. Πιο πρόσφατα, ένα ανακαλύφθηκε κοντά στην Αφροδίτη. Το δαχτυλίδι της Αφροδίτης ήταν μόνο επιβεβαιώθηκε το 2013 .
Μια απεικόνιση των δακτυλίων σκόνης κοντά στους εσωτερικούς πλανήτες, που κυκλώνουν τον Ήλιο. Πίστωση εικόνας:
Κέντρο διαστημικών πτήσεων Goddard της NASA/Mary Pat Hrybyk-Keith
Ο Ερμής παίρνει ένα δαχτυλίδι
«Οι άνθρωποι πίστευαν ότι ο Ερμής, σε αντίθεση με τη Γη ή την Αφροδίτη, είναι πολύ μικρός και πολύ κοντά στον Ήλιο για να συλλάβει ένα δακτύλιο σκόνης».
Guillermo Stenborg, Solar Scientist, Naval Research Laboratory, συν-συγγραφέας της μελέτης.
Ο Ερμής είναι τόσο κοντά στον Ήλιο που οι αστρονόμοι νόμιζαν ότι δεν θα μπορούσε να υπάρξει δακτύλιος σκόνης εκεί. Είτε ο πλανήτης ήταν πολύ μικρός για να συλλάβει τη σκόνη με τη βαρύτητά του, είτε ο ηλιακός άνεμος και η μαγνητική δύναμη του Ήλιου θα τον είχαν απωθήσει όλα. Αλλά ένα νέο έγγραφο παρουσιάζει στοιχεία ότι ο πλησιέστερος πλανήτης στον Ήλιο έχει πράγματι δακτύλιο σκόνης.
«Οι άνθρωποι νόμιζαν ότι ο Ερμής, σε αντίθεση με τη Γη ή την Αφροδίτη, είναι πολύ μικρός και πολύ κοντά στον Ήλιο για να συλλάβει ένα δακτύλιο σκόνης», είπε. «Περίμεναν ότι ο ηλιακός άνεμος και οι μαγνητικές δυνάμεις από τον Ήλιο θα έδιωχναν την περίσσεια σκόνης στην τροχιά του Ερμή μακριά».
Τον Νοέμβριο, οι επιστήμονες Guillermo Stenberg και Russell Howard δημοσίευσαν την εργασία τους 'Στοιχεία για έναν κυκλικό δακτύλιο σκόνης κοντά στην τροχιά του Ερμή' στο The Astrophysical Journal. Σε αυτό παρουσιάζουν τα στοιχεία τους για έναν δακτύλιο σκόνης νέο Ερμή.
Το ζευγάρι των ηλιακών επιστημόνων από το Ναυτικό Ερευνητικό Κέντρο στην Ουάσιγκτον, DC δεν έψαχνε για σκόνη. Κατά ειρωνικό τρόπο, έψαχναν για μια περιοχή χωρίς σκόνη. Η εύρεση της περιοχής χωρίς σκόνη θα υποστήριζε τη δημοφιλή θεωρία ότι η δύναμη του Ήλιου θα πρέπει να δημιουργήσει μια περιοχή χωρίς σκόνη κοντά στον ίδιο τον Ήλιο.
Η ιδέα ήταν ότι το μέγεθος της περιοχής, και πόσο μακριά ήταν από τον Ήλιο, θα μας έλεγε κάτι για τη φύση της ίδιας της σκόνης και πώς διαμορφώθηκε από τη δύναμη του Ήλιου. Και επειδή η σκόνη είναι αρχαία, θα μας έλεγε κάτι για την εξέλιξη του Ηλιακού μας Συστήματος.
Οι αστεροειδείς αντιπροσωπεύουν δομικά στοιχεία των βραχωδών πλανητών του ηλιακού συστήματος. Όταν συγκρούονται στη ζώνη των αστεροειδών, ρίχνουν σκόνη που διασκορπίζεται σε όλο το ηλιακό σύστημα, την οποία οι επιστήμονες μπορούν να μελετήσουν για ενδείξεις για την πρώιμη ιστορία των πλανητών. (απεικόνιση)
Συντελεστές: Εργαστήριο εννοιολογικής εικόνας του Goddard Space Flight Center της NASA
Αντίθετα, βρήκαν ένα δακτύλιο σκόνης όπου κανείς δεν περίμενε: ακριβώς κοντά στην τροχιά του Ερμή.
Το πρόβλημα με την αναζήτηση μιας περιοχής χωρίς σκόνη κοντά στον Ήλιο, από εδώ στη Γη, είναι ότι υπάρχουν όλα τα είδη της ενδιάμεσης σκόνης που καθιστά δύσκολο να πει κανείς τι συμβαίνει. Ο Stenberg και ο Howard ήθελαν να αναπτύξουν έναν τρόπο για να αφαιρέσουν την ανεπιθύμητη σκόνη από τις εικόνες. Θυμηθείτε, είναι ηλιακοί επιστήμονες. Τους ενδιαφέρει η συμπεριφορά του Ήλιου και ο ηλιακός καιρός, όχι η σκόνη.
Οι δύο ηλιακοί επιστήμονες εργάστηκαν με εικόνες από ΣΤΕΡΕΟ , ένα ζευγάρι παρατηρητηρίων της NASA που συνεργάζονται. Τα αστεροσκοπεία ακολουθούν άκρως ελλειπτικές γεωκεντρικές τροχιές. Με την πάροδο του χρόνου, ένα από αυτά τραβάει πιο μπροστά από τη Γη ενώ το άλλο πέφτει πιο πίσω. Αυτό σημαίνει ότι μαζί παρέχουν στερεοφωνικές εικόνες του Ήλιου.
Η ιδέα ενός καλλιτέχνη δείχνει και τα δύο STEREO παρατηρητήρια που περιβάλλουν τον Ήλιο σε αντίθετες πλευρές. Πίστωση: NASA
Κατασκεύασαν ένα μοντέλο βασισμένο σε εικόνες από το STEREO και στη συνέχεια το δοκίμασαν στο πλαίσιο της προετοιμασίας για το Solar Parker Probe της NASA καθώς ταλαντεύεται πιο κοντά στον Ήλιο τα επόμενα χρόνια.
«Δεν είμαστε πραγματικά άνθρωποι της σκόνης», είπε ο Χάουαρντ, ο οποίος είναι επίσης ο κύριος επιστήμονας για τις κάμερες στο STEREO και στο Parker Solar Probe που τραβούν φωτογραφίες του κορώνα. «Η σκόνη κοντά στον Ήλιο απλώς εμφανίζεται στις παρατηρήσεις μας και γενικά την έχουμε πετάξει».
Τα αστεροσκοπεία STEREO μπορούν να δουν δύο είδη φωτός: το πρώτο είναι το φως από το στέμμα του Ήλιου, το δεύτερο είναι το ανακλώμενο φως από τη σκόνη. Το πρόβλημα είναι ότι το φως από τη σκόνη είναι περίπου 100 φορές πιο φωτεινό από το στεφανιαίο φως. Το νέο μοντέλο που αναπτύχθηκε από τους Stenberg και Howard σχεδιάστηκε για να αφαιρεί αυτή τη σκόνη και να τους επιτρέπει να βλέπουν καλύτερα τον Ήλιο. Εάν μπορούσαν να διαχωρίσουν τα δύο είδη φωτός, τότε θα ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν τη ζώνη χωρίς σκόνη, την πολυθεωρημένη.
Η ανακάλυψη του δακτυλίου σκόνης του Ερμή ήταν ένα ευτυχές ατύχημα. Βρήκαν μια περιοχή ενισχυμένης φωτεινότητας κατά μήκος της τροχιάς του Ερμή.
«Δεν ήταν ένα μεμονωμένο πράγμα», είπε ο Χάουαρντ. «Γύρω από τον Ήλιο, ανεξάρτητα από τη θέση του διαστημικού σκάφους, θα μπορούσαμε να δούμε την ίδια αύξηση κατά πέντε τοις εκατό στη φωτεινότητα ή την πυκνότητα της σκόνης. Αυτό έλεγε ότι κάτι υπήρχε, και είναι κάτι που εκτείνεται γύρω από τον Ήλιο».
Οι επιστήμονες έφτιαξαν το μοντέλο τους για να χρησιμοποιηθεί από άλλους επιστήμονες. Καθώς το Parker Solar Probe συνεχίζει την αποστολή του, το μοντέλο τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βρει τυχόν άλλες συσσωρεύσεις σκόνης κοντά στον Ήλιο.
Όσο για τους δύο ηλιακούς επιστήμονες, είναι ευτυχείς που έκαναν μια απροσδόκητη ανακάλυψη. Και εξακολουθούν να αναζητούν μια ζώνη χωρίς σκόνη.
Μια διαφορετική προέλευση για το δαχτυλίδι της σκόνης της Αφροδίτης
Οι επιστήμονες γνωρίζουν για τον δακτύλιο σκόνης της Αφροδίτης για πάνω από μια δεκαετία. Και γνωρίζουν για τη Γη για πάνω από 25 χρόνια.
Ο δακτύλιος της Γης προέρχεται κυρίως από το ζώνη αστεροειδών , ένας τεράστιος δακτύλιος σκόνης σε σχήμα ντόνατ μεταξύ του Άρη και του Δία. Οι περισσότεροι από τους αστεροειδείς του Ηλιακού Συστήματος βρίσκονται στη ζώνη, και χτυπιούνται συνεχώς ο ένας πάνω στον άλλο και αλέθονται ο ένας στον άλλο. Αυτό δημιουργεί πολλή σκόνη, η οποία σταδιακά κατευθύνεται προς τον Ήλιο. Στο δρόμο, μέρος του παγιδεύεται από τη βαρύτητα της Γης, σχηματίζοντας τον δικό μας δακτύλιο σκόνης.
Οι αστεροειδείς του εσωτερικού Ηλιακού Συστήματος και του Δία: Η ζώνη αστεροειδών σε σχήμα ντόνατ βρίσκεται ανάμεσα στις τροχιές του Δία και του Άρη. Πίστωση: Wikipedia Commons
Θεωρήθηκε ότι ο δακτύλιος σκόνης της Αφροδίτης σχηματίστηκε με τον ίδιο τρόπο. Γιατί θα ήταν διαφορετικά; Όλη η σκόνη από τη ζώνη των αστεροειδών πρέπει να περάσει από την τροχιά της Αφροδίτης στο δρόμο της προς τον Ήλιο.
Ο αστροφυσικός Petr Pokorny, από το Κέντρο διαστημικών πτήσεων Goddard , αποφάσισε να εξετάσει το θέμα. Δημιούργησε ένα μοντέλο που περιείχε σκόνη από τη ζώνη των αστεροειδών που κινείται σπειροειδή προς τον Ήλιο. Αλλά όταν έτρεξε τις προσομοιώσεις, του ήρθε μια έκπληξη.
Τα αποτελέσματα έδειξαν έναν δακτύλιο σκόνης που ταίριαζε με τον δακτύλιο σκόνης της Γης, αλλά δεν ταίριαζε με τον δακτύλιο σκόνης της Αφροδίτης. Αυτό δημιούργησε το ερώτημα, από πού προήλθε η σκόνη στο δαχτυλίδι της Αφροδίτης;
Το ζευγάρι των επιστημόνων εισάγει κάθε πηγή σκόνης που μπορούσαν να σκεφτούν στην προσομοίωσή τους. Αστεροειδή, κομήτες Oort Cloud, άλλα είδη κομητών, ακόμη και πρόσφατες συγκρούσεις στη ζώνη των αστεροειδών. Τίποτα δεν ταιριάζει.
«Αλλά κανένα από αυτά δεν λειτούργησε», είπε ο Kuchner. «Έτσι, αρχίσαμε να φτιάχνουμε τις δικές μας πηγές σκόνης».
Μια προσομοίωση του δακτυλίου σκόνης γύρω από την Αφροδίτη.
Ο Pokorny και ο ερευνητικός του συνεργάτης Mark Kuchner λένε ότι η σκόνη προέρχεται από μια μέχρι στιγμής μη ανιχνευμένη ομάδα αστεροειδών που περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο παράλληλα με την Αφροδίτη. Το ζευγάρι δημοσίευσε η δουλειά τους στο The Astrophysical Letters στις 12 Μαρτίου 2019.
Σκέφτηκαν ότι μια ομάδα αστεροειδών στην τροχιά της Αφροδίτης θα μπορούσε να μείνει απαρατήρητη, επειδή κοιτάζοντας αυτή την κατεύθυνση με τηλεσκόπια εδώ στη Γη σημαίνει ότι τους δείχνεις προς την κατεύθυνση του Ήλιου. Όλο αυτό το φως θα σήμαινε ότι οι αστεροειδείς θα ήταν σχεδόν μη ανιχνεύσιμοι.
Εισήγαγαν διαφορετικές ομάδες αστεροειδών με διαφορετικούς συντονισμούς στην προσομοίωσή τους και το μόνο πράγμα που είχε νόημα ήταν μια ομάδα με συντονισμό 1:1, που σημαίνει ότι οι αστεροειδείς ολοκλήρωσαν μια τροχιά του Ήλιου για κάθε τροχιά που έκανε η Αφροδίτη.
«Νομίζω ότι το πιο συναρπαστικό με αυτό το αποτέλεσμα είναι ότι υποδηλώνει έναν νέο πληθυσμό αστεροειδών που πιθανώς έχει ενδείξεις για το πώς σχηματίστηκε το ηλιακό σύστημα», είπε ο Kuchner.
Στη συνέχεια, κάποιος πρέπει να τα δει. Αυτό δεν θα είναι εύκολο. Ενώ ο δακτύλιος σκόνης Ερμή που ανακαλύφθηκε πρόσφατα είναι μάλλον μικρός, η Αφροδίτης είναι τεράστιος. Είναι 16 εκατομμύρια μίλια από πάνω προς τα κάτω και 6 εκατομμύρια μίλια πλάτος. Η εύρεση αστεροειδών εκεί μέσα δεν θα είναι εύκολη.
Επίσης, οι δύο έπρεπε να βρουν έναν λόγο για τον οποίο αυτοί οι αστεροειδείς βρίσκονται εκεί εξαρχής. «Σκεφτήκαμε ότι είχαμε ανακαλύψει αυτόν τον πληθυσμό αστεροειδών, αλλά στη συνέχεια έπρεπε να το αποδείξουμε και να δείξουμε ότι λειτουργεί», είπε ο Pokorny. «Είμαστε ενθουσιασμένοι, αλλά μετά συνειδητοποιείτε, «Ω, υπάρχει τόση δουλειά να κάνουμε».
Έτσι κατασκεύασαν μια άλλη προσομοίωση, όπου η Αφροδίτη ξεκίνησε με έναν υγιή πληθυσμό αστεροειδών, αντί να τους συλλάβει αργότερα με κάποιο τρόπο.
Ξεκίνησαν με 10.000 αστεροειδείς που γειτονεύουν με την Αφροδίτη. Στη συνέχεια έτρεξαν τον προσομοιωτή τους για 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, την εποχή του Ηλιακού Συστήματος. Όταν έφτασαν στο τέλος, μέχρι σήμερα, 800 από τους αρχικούς αστεροειδείς είχαν επιβιώσει από τις διάφορες βαρυτικές δυνάμεις στο Ηλιακό Σύστημα και παρέμειναν κοντά στην Αφροδίτη.
Δεν υπάρχουν πολλά περισσότερα που μπορούμε να μάθουμε από τις προσομοιώσεις. Κάποιος πρέπει πραγματικά να τους παρατηρήσει για να οδηγήσει αυτή τη θεωρία στο σπίτι.
«Αν υπάρχει κάτι εκεί, θα πρέπει να μπορούμε να το βρούμε», είπε ο Ποκόρνι.
Μια απεικόνιση του λευκού νάνου αστέρα LSPM J0207+3331, περίπου 145 έτη φωτός μακριά. Περιβάλλεται από έναν δακτύλιο σκόνης, όπου τα κενά μπορεί να υποδηλώνουν τη δημιουργία πλανητών. Στο προσκήνιο βρίσκονται αστεροειδείς που καταρρέουν, οι οποίοι παρέχουν μέρος της σκόνης. Πίστωση εικόνας:
Κέντρο διαστημικών πτήσεων Goddard της NASA/Scott Wiessinger
Δεν είναι ότι οι δακτύλιοι σκόνης γύρω από τους πλανήτες είναι κάτι το ιδιαίτερο στο Ηλιακό μας Σύστημα. Μπορούμε να δούμε πολλά νεαρά ηλιακά συστήματα εκεί έξω με δακτυλίους σκόνης. Και γνωρίζουμε ότι οι δακτύλιοι που βλέπουμε γύρω από άλλα αστέρια είναι επίσης μέρος της ιστορίας σχηματισμού πλανητών. Απλώς δεν γνωρίζουμε όλες τις λεπτομέρειες.
Ίσως σύντομα, χάρη σε μελέτες όπως αυτές, θα έχουμε μια καλύτερη ιδέα για το πώς δημιουργούνται και διατηρούνται οι δακτύλιοι σκόνης στο εσωτερικό μας Ηλιακό Σύστημα και πώς σχετίζονται όλα με τον σχηματισμό πλανητών.
«Για να μοντελοποιήσουμε και να διαβάσουμε με ακρίβεια τους δακτυλίους σκόνης γύρω από άλλα αστέρια, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τη φυσική της σκόνης στην αυλή μας», είπε ο Kuchner.
Πηγές:
- Ερευνητική εργασία: Συντροχικοί αστεροειδείς ως η πηγή του ζωδιακού δακτυλίου σκόνης της Αφροδίτης
- Ερευνητική εργασία: Στοιχεία για έναν κυκλικό δακτύλιο σκόνης κοντά στην τροχιά του Ερμή
- Δελτίο τύπου: Τι βρήκαν οι επιστήμονες μετά το κοσκίνισμα της σκόνης στο ηλιακό σύστημα