Neočekivano otkriće: mali objekat u Kuiperovom pojasu dobio tanku atmosferu

Mali objekat u spoljnim oblastima Sunčevog sistema iznenada je pokazao prisustvo atmosfere — i astronome to je ostavilo bez jasnog objašnjenja.

Objekat: (612533) 2002 XV93, trans‑Neptunski objekat (TNO) iz Kuiperovog pojasa. Reč je o plutinu (2:3 rezonanca sa Neptunom) prečnika približno 500 km (oko 310 milja), znatno manjem od Plutona.

Kako je otkriveno: Atmosfera je uočena tokom zvezdane okultacije 10. januara 2024. godine, kada je objekat prešao ispred zvezde. Tim japanskih profesionalnih i amaterskih astronoma, predvođen Ko Arimatsuom (NAOJ, Ishigakijima), posmatrao je događaj iz četiri lokacije u Japanu koristeći kombinaciju profesionalnog teleskopa od 1,05 m na opservatoriji Kiso i amaterskih 200–250 mm teleskopa sa CMOS kamerama. Umesto trenutnog "nestajanja" zvezde, zabeleženo je postepeno slabljenje svetlosti, što ukazuje na raspršivanje ili prelamanje zvezdane svetlosti u tankom vazduhu oko objekta.

Osnovne karakteristike atmosfere: Procena površinskog pritiska iznosi oko 100–200 nanobara (0,1–0,2 mikrobara). To je reda veličine miliona puta ređe od Zemljine atmosfere; za poređenje, Pluton ima površinski pritisak reda veličine ~10 mikrobara, tj. atmosfera Plutona je desetine puta gušća od ove kod 2002 XV93.

Zašto je ovo zagonetka: Uobičajeni izvor tankih atmosfera na udaljenim objektima je sublimacija leda — najčešće molekularnog azota (N2), metana (CH4) ili ugljen‑monoksida (CO). Međutim, posmatranja svemirskim teleskopom James Webb nisu pokazala prisustvo takvih ices na površini 2002 XV93, a temeprature objekta (~40–50 K) su premale da bi, na primer, vodeni led ili CO2 sublimirali u značajnim količinama.

Moguća objašnjenja:

• Nedavni udar: Atmosfera bi mogla poticati od kometarnog ili asteroidalnog impakta koji je oslobodio gasove. Zbog male mase i slabe gravitacije, tako oslobođeni gasovi bi u vakuumu svemira mogli pobegne u vremenu reda veličine hiljade godina — dakle ako je ovo objašnjenje tačno, imali smo veliku sreću da posmatramo objekat baš ubrzo nakon sudara.
• Kriovulkanizam / outgassing: Alternativa je da su ledi ispod površine isparili i izbačeni u atmosferu putem kriovulkanskih procesa ili izbijanja iz podzemnih ležišta. Međutim, nije jasno šta bi u tako malom i hladnom telu pokretalo dovoljno energije za kontinuirano izbacivanje gasova.

Šta sledi: Ključne naredne korake predstavljaju precizna spektroskopska posmatranja (idealno JWST) kako bi se odredio sastav egzosfere i praćenje gustine atmosfere tokom narednih godina. Ako pritisak opada, to bi podržalo hipotezu o udaru; stabilna ili ponavljajuća gustina bi ukazala na stalni izvor dopunjavanja (outgassing).

Za naučnu zajednicu: Otkriće menja naše razumevanje koje klase malih tela mogu privremeno ili trajno da nose atmosferu i naglašava vrednost koordinisanih okultacionih merenja, čak i sa manjim amaterskim instrumentima.

Objava: Rezultati su objavljeni 4. maja u časopisu Nature Astronomy.