Στα παγωμένα και σκοτεινά σύνορα του ηλιακού μας συστήματος, εκεί που το φως του Ήλιου φτάνει πια εξασθενημένο, κρυβόταν για δισεκατομμύρια χρόνια ένα μυστικό που έρχεται να ανατρέψει όσα γνωρίζαμε για τη δημιουργία της κοσμικής μας γειτονιάς.
Ενώνοντας τις δυνάμεις τους σε μια ιστορική συνεργασία, τα δύο κορυφαία διαστημικά τηλεσκόπια της ανθρωπότητας, το Hubble και το James Webb, κατάφεραν να κοιτάξουν πέρα από τον Ποσειδώνα και να εντοπίσουν μια ομάδα άγνωστων, μικροσκοπικών κόσμων.
Τα ευρήματα της έρευνας ξάφνιασαν τους αστρονόμους, καθώς αυτά τα παγωμένα σώματα όχι μόνο αποδείχθηκαν πολύ πιο σπάνια από το αναμενόμενο, αλλά κατάφεραν να κρατήσουν ανέπαφα τα «χημικά αποτυπώματα» από τη γέννηση του ηλιακού συστήματος, κόντρα σε κάθε επιστημονική πρόβλεψη.
Για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι έστρεψαν τα δύο εμβληματικά διαστημικά τηλεσκόπια της NASA στο ίδιο τμήμα του ουρανού πέρα από τον Ποσειδώνα και τα άφησαν να δουλέψουν ως ομάδαQ
- Το Hubble ανέλαβε το ορατό φως.
- Το James Webb ανέλαβε το υπέρυθρο.
Μαζί, εντόπισαν 27 άγνωστα μέχρι πρότινος μεταποσειδώνια αντικείμενα (TNOs) — μικρά, παγωμένα σώματα που παρασύρονται στο εξωτερικό σκοτάδι του ηλιακού συστήματος, μερικά από τα οποία είναι τα μικρότερα και πιο αμυδρά που έχουν παρατηρηθεί ποτέ απευθείας από οποιοδήποτε τηλεσκόπιο.
Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν σε δύο συνοδευτικές μελέτες στο περιοδικό The Astronomical Journal, επεφύλασσαν μια πραγματική έκπληξη:
Αυτοί οι μικροσκοπικοί κόσμοι είναι πολύ λιγότερο κοινοί από ό,τι προέβλεπαν τα μοντέλα σχηματισμού πλανητών και οι επιφάνειές τους εξακολουθούν να φέρουν τα χημικά αποτυπώματα από τη βρεφική ηλικία του ηλιακού συστήματος — παρά τα δισεκατομμύρια χρόνια κοσμικού βομβαρδισμού που θα έπρεπε να τις έχουν καθαρίσει εντελώς.
Πόσο αμυδρό είναι το αμυδρό;
Τα περισσότερα μεταποσειδώνια αντικείμενα (TNOs) είναι πάνω από 100 εκατομμύρια φορές πιο αμυδρά από οτιδήποτε είναι ορατό με γυμνό μάτι.
Ένα από τα 27 αντικείμενα που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα είναι τόσο αμυδρό, που ο εντοπισμός του ισοδυναμεί περίπου με το να στέκεται κανείς στη Γη και να προσπαθεί να διακρίνει ένα μικρό σμήνος από πυγολαμπίδες που κάθονται στην επιφάνεια της Σελήνης.
Το μικρότερο αντικείμενο του δείγματος έχει διάμετρο μόλις 5 χιλιόμετρα (3 μίλια) — ένα σώμα που θα μπορούσατε να περπατήσετε από τη μία άκρη του στην άλλη σε περίπου μία ώρα, αν μπορούσατε να σταθείτε πάνω του — και αυτό είναι περίπου πέντε φορές μικρότερο από οτιδήποτε μπορούν να εντοπίσουν τα επίγεια τηλεσκόπια αυτή τη στιγμή.
Κόσμοι που έμειναν ημιτελείς στα βάθη του ηλιακού συστήματος
Επικεφαλής του έργου ήταν υποψήφιοι διδάκτορες από το Πανεπιστήμιο της Βικτώρια στον Καναδά, σε συνεργασία με το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας του Καναδά, και από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Αριζόνα στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Η περιοχή-στόχος τους βρίσκεται πολύ πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα, στην ίδια ευρύτερη γειτονιά με τον Πλούτωνα και την υπόλοιπη Ζώνη του Κάιπερ — μια κατηγορία αντικειμένων που η NASA χαρακτηρίζει ως “την καλύτερη ματιά σε ένα πρώιμο στάδιο δημιουργίας πλανητών” που επιβιώνει ακόμα οπουδήποτε στο ηλιακό σύστημα.
Πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, ένας δίσκος σκόνης και βοτσάλων που περιφερόταν γύρω από τον νεαρό Ήλιο άρχισε να συσσωματώνεται σε δομικά στοιχεία μεγέθους πόλης, τα οποία ονομάζονται πλανητοειδείς (planetesimals) — το πρωτογενές υλικό από το οποίο φτιάχνονται οι πλανήτες.
Πιο κοντά στον Ήλιο, αυτοί οι πλανητοειδείς συνέχισαν να συγκρούονται και να συγχωνεύονται μέχρι που έγιναν οι βραχώδεις και αέριοι πλανήτες που γνωρίζουμε σήμερα.
Πέρα από τον Ποσειδώνα, αυτή η διαδικασία απλώς σταμάτησε.
Οι πλανητοειδείς δεν είχαν ποτέ την ευκαιρία να ολοκληρώσουν τη συναρμολόγησή τους σε κάτι μεγαλύτερο, κι έτσι πέρασαν δισεκατομμύρια χρόνια από τότε ως παγωμένα υπολείμματα — απολιθώματα ενός κατασκευαστικού έργου που δεν συνεχίστηκε ποτέ.
Οι αστρονόμοι ταξινομούν τα μεταποσειδώνια αντικείμενα (TNOs) σε δύο οικογένειες με βάση τον τρόπο που κινούνται.
Τα “ψυχρά” TNOs βρίσκονται σε σχεδόν κυκλικές τροχιές, στο ίδιο επίπεδο με το υπόλοιπο ηλιακό σύστημα — ουσιαστικά ανεπηρέαστα από τη στιγμή που σχηματίστηκαν.
Τα “θερμά” TNOs είναι πιο χαοτικά: αρχικά σχηματίστηκαν στη ζώνη μεταξύ του Ουρανού και του Ποσειδώνα, αλλά εκτινάχθηκαν προς τα έξω όταν οι γίγαντες αερίων μεταναστεύσαν νωρίς στην ιστορία του ηλιακού συστήματος.
Τώρα κινούνται σε κεκλιμένες, επιμήκεις τροχιές που τα φέρνουν μέσα και έξω από το κύριο επίπεδο.
Η ανατροπή των επιστημονικών προβλέψεων από τα στοιχεία των τηλεσκοπίων
Ξεκινώντας την έρευνα, οι ερευνητές περίμεναν ότι τα μικρότερα μεταποσειδώνια αντικείμενα (TNOs) —τόσο στον “ψυχρό” όσο και στον “θερμό” πληθυσμό— θα έδειχναν αισθητά διαφορετικά από τα μεγαλύτερα αδέλφια τους.
Η λογική φαινόταν σωστή: τα μικρότερα αντικείμενα έχουν μικρότερη μάζα και ασθενέστερη βαρύτητα, επομένως αιώνες προσκρούσεων μικρομετεωριτών και συγκρούσεων θα έπρεπε να είχαν διαβρώσει και να είχαν αλλοιώσει τη χημεία της επιφάνειάς τους πολύ πιο εμφανώς απ’ ό,τι σε ένα μεγαλύτερο σώμα.
Αλλά δεν συνέβη αυτό.
Τα χρώματα των μικρών TNOs —τα οποία λειτουργούν ως ένα είδος αποτυπώματος της σύστασής τους— ταυτίζονταν σχεδόν ακριβώς με τα χρώματα των μεγαλύτερων αντικειμένων, και στους δύο πληθυσμούς. Είτε κάτι προστατεύει αυτές τις επιφάνειες από τις επιπτώσεις των συγκρούσεων, είτε οι ίδιες οι συγκρούσεις είναι πολύ πιο σπάνιες από ό,τι υπέθετε ο οποιοσδήποτε.
«Θα μπορούσε κανείς να φανταστεί ένα σενάριο όπου τα χτυπήματα και ο κατακερματισμός θα άλλαζαν τη σύσταση της επιφάνειας, και τότε θα βλέπαμε ένα διαφορετικό επιφανειακό χρώμα στα μικροσκοπικά TNOs σε σύγκριση με τα μεγαλύτερα αδέλφια τους», δήλωσε η Αναστασία Μόργκαν, υποψήφια διδάκτωρ στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Αριζόνα, η οποία ηγήθηκε της μελέτης για το χρώμα και τη σύσταση. «Επομένως, είναι πραγματικά συναρπαστικό να βλέπουμε ότι τα μικρότερα αντικείμενα κατά κάποιον τρόπο ‘θυμούνται’ και διατηρούν την ιστορία του τρόπου με τον οποίο δημιουργήθηκαν».
Ο συνσυγγραφέας της, Ντέιβιντ Τρίλινγκ, επίσης από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Αριζόνα, επεσήμανε ότι αυτό ισχύει ακόμη και για τον πολυταξιδεμένο “θερμό” πληθυσμό: αυτά τα αντικείμενα διατηρούν το αποτύπωμα του τόπου όπου γεννήθηκαν, παρόλο που οι τροχιές τους έχουν ανακατευτεί εντελώς από τότε.
Ένα δεύτερο, εξίσου αναπάντεχο μοτίβο εμφανίστηκε στα δεδομένα μεγέθους.
Η Μαριέλ Εντουάρντο, η υποψήφια διδάκτωρ από το Πανεπιστήμιο της Βικτώρια που ηγήθηκε της μελέτης για την κατανομή μεγέθους, διαπίστωσε ότι τα ψυχρά και τα θερμά TNOs —παρά το γεγονός ότι σχηματίστηκαν σε εντελώς διαφορετικά τμήματα του πρώιμου ηλιακού συστήματος— παρουσίασαν σχεδόν πανομοιότυπες καμπύλες όταν οι ερευνητές αποτύπωσαν τη γραφική παράσταση της αφθονίας τους σε σχέση με τη διάμετρο.
«Είναι πολύ ενδιαφέρον το γεγονός ότι η διαδικασία σχηματισμού των πλανητοειδών καταλήγει να παράγει την ίδια κατανομή μεγεθών τόσο για τον ψυχρό όσο και για τον θερμό πληθυσμό”, δήλωσε η Εντουάρντο, “παρά το γεγονός ότι σχηματίστηκαν σε διαφορετικές περιοχές του πρώιμου ηλιακού συστήματος… Η διαδικασία φαίνεται να είναι ανεπηρέαστη από τις συνθήκες του δίσκου, παράγοντας παρόμοια μεγέθη πλανητοειδών είτε ο δίσκος είναι θερμός είτε ψυχρός, και είτε είναι πυκνός είτε αραιός».
Λιγότεροι οι μικροί κόσμοι στα βάθη του Διαστήματος από ό,τι υπολόγιζαν οι επιστήμονες
Το άλλο βασικό αποτέλεσμα της έρευνας αφορά ένα έλλειμμα.
Τα τρέχοντα μοντέλα σχηματισμού πλανητών προέβλεπαν ότι θα έπρεπε να υπάρχει ένας συγκεκριμένος αριθμός πολύ μικρών μεταποσειδώνιων αντικειμένων (TNOs) σε αυτό το εύρος μεγέθους.
Τα τηλεσκόπια, ωστόσο, εντόπισαν λιγότερα από τα αναμενόμενα.
Αυτό το κενό αποτελεί πλέον ένα ανοιχτό πρόβλημα για τους θεωρητικούς επιστήμονες:
- Υποδηλώνει ότι ο τρόπος με τον οποίο συσσωματώθηκαν οι πλανητοειδείς —ή ο τρόπος με τον οποίο διασπάστηκαν αργότερα— δεν αποτυπώνεται πλήρως από την τρέχουσα γενιά μοντέλων, τα οποία πιθανότατα θα χρειαστούν αναθεώρηση.
Τίποτα από όλα αυτά δεν θα ήταν εφικτό αν το κάθε τηλεσκόπιο λειτουργούσε μόνο του.
Το δυνατό σημείο του Hubble είναι το ορατό φως, ενώ του James Webb είναι το υπέρυθρο.
Λειτουργώντας ως ζευγάρι, έδωσαν στους ερευνητές μια πολύ πιο ολοκληρωμένη εικόνα για το μέγεθος, το χρώμα και τη σύσταση αυτών των αντικειμένων από ό,τι θα μπορούσε να προσφέρει το κάθε όργανο ξεχωριστά.
Αυτό που παραμένει ακόμη ανεπίλυτο είναι το γιατί αυτοί οι μικροί και φαινομενικά εύθραυστοι κόσμοι έχουν διατηρήσει την αρχική τους χημική σύσταση για 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, σε μια περιοχή του διαστήματος που κάθε άλλο παρά ήρεμη είναι.
Οι δύο επιστημονικές ομάδες δηλώνουν ότι συνεχίζουν να αναλύουν τα δεδομένα, και δεν είναι ακόμη σαφές αν η απάντηση κρύβεται στο ότι συμβαίνουν λιγότερες συγκρούσεις από όσες νομίζαμε ή σε κάποιον μηχανισμό που δεν έχουμε ακόμη εντοπίσει, ο οποίος επιτρέπει σε αυτά τα αντικείμενα να “επουλώνουν” ή να κρύβουν τις ζημιές τους.
Προς το παρόν, το εξωτερικό ηλιακό σύστημα κρατά καλά το μυστικό του.
