ภาพประกอบของศิลปินเกี่ยวกับดาวเคราะห์น้อยไบนารี Patroclus (กลาง) และ Menoetius เครดิตภาพ: W.M. หอดูดาว Keck คลิกเพื่อดูภาพขยาย
ดาวหางเย็นยะเยือกที่ถูกผูกไว้คล้ายกับก้อนหิมะสกปรกที่โคจรรอบนอกวงโคจรของดาวเนปจูนถูกพบที่ซุ่มซ่อนอยู่ในเงามืดของดาวพฤหัสบดี
นักดาราศาสตร์จาก University of California, Berkeley ทำงานร่วมกับเพื่อนร่วมงานในฝรั่งเศสและกล้องโทรทรรศน์ Keck ในฮาวายได้คำนวณความหนาแน่นของระบบดาวเคราะห์น้อยแบบไบนารีที่รู้จักกันซึ่งแบ่งวงโคจรของดาวพฤหัสบดีและสรุปว่า Patroclus และสหายของมันอาจประกอบด้วยน้ำเป็นส่วนใหญ่ น้ำแข็งปกคลุมด้วยคราบสกปรก
เนื่องจากลูกบอลหิมะสกปรกถูกคิดว่าก่อตัวขึ้นที่ด้านนอกของระบบสุริยะซึ่งบางครั้งมันก็หลุดออกมาและจบลงด้วยการวนเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นในฐานะดาวหางทีมแนะนำว่าดาวเคราะห์น้อยอาจก่อตัวขึ้นไกลจากดวงอาทิตย์ เป็นไปได้มากที่สุดว่ามันถูกจับในหนึ่งในจุดโทรจันของจูปิเตอร์ซึ่งเป็นสองจุดที่เศษขยะสะสมในวงโคจรของดาวพฤหัสบดีในช่วงเวลาที่ระบบสุริยะชั้นในถูกดาวกระจายอย่างรุนแรงโดยดาวหางประมาณ 650 ล้านปีหลังจากการก่อตัวของระบบสุริยะ
หากได้รับการยืนยันนี่อาจหมายความว่าดาวเคราะห์น้อยโทรจันของดาวพฤหัสบดีหลายพันหรือหลายคนอาจเป็นลูกบอลหิมะสกปรกที่เกิดขึ้นไกลมากจากดวงอาทิตย์และในเวลาเดียวกันกับวัตถุที่ครอบครองแถบไคเปอร์
“ เราสงสัยว่าโทรจันเป็นวัตถุแถบไคเปอร์ขนาดเล็ก” Franck Marchis หัวหน้านักวิจัยของ UC Berkeley กล่าว
Marchis และเพื่อนร่วมงานจาก Institut de M? bf? canique C ?? bf? leste และคำนวณ d 'bf? ph? bf? m? bf? rides (IMCCE) ที่ Observatoire de Paris และจาก WM หอสังเกตการณ์ Keck รายงานการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 2 กุมภาพันธ์
ข้อสรุปของทีมเพิ่มการสนับสนุนสมมติฐานล่าสุดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของวงโคจรของดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะของเราคือดาวพฤหัสบดี, ดาวเสาร์, ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนนำโดยกลุ่มนักวิจัยนำโดย Alessandro Morbidelli นักดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีกับ Conseil National de ห้องปฏิบัติการ la Recherche Scientifique ของ Observatoire de la Cote d'Azur, นีซ, ฝรั่งเศส
แผนผังของดาวเคราะห์น้อย 617 Patroclus และเพื่อนในระบบสุริยะ
ในบทความ Nature เมื่อปีที่แล้ว Morbidelli และเพื่อนร่วมงานเสนอว่าดาวหางน้ำแข็งจะถูกจับในจุดโทรจันของจูปิเตอร์ในช่วงแรก ๆ ของระบบสุริยะ ตามสถานการณ์สมมติของพวกเขาในช่วงสองสามร้อยล้านปีแรกหลังจากการกำเนิดของระบบสุริยะดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่โคจรรอบดวงอาทิตย์ใกล้ชิดห่อหุ้มด้วยกลุ่มดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่หลายพันล้านดวงที่เรียกว่า planetesimals ซึ่งอาจเป็น 100 กิโลเมตร (62 ไมล์) ใน เส้นผ่าศูนย์กลางหรือน้อยกว่า การมีปฏิสัมพันธ์กับดาวเคราะห์เหล่านี้ทำให้เกิดดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ที่จะเคลื่อนย้ายออกไปด้านนอกจนกระทั่งประมาณ 3.9 พันล้านปีก่อนเมื่อดาวพฤหัสและดาวเสาร์เข้าสู่วงโคจรที่มีพ้องและเริ่มโยนดาวเคราะห์รอบตัวเช่นลูกปาบางคนออกจากระบบสุริยะ
จำนวนของดาวเคราะห์ที่เหลืออยู่นั้นโคจรรอบดาวเนปจูน - Kuiper Belt ในปัจจุบันและแหล่งที่มาของดาวหางระยะสั้น - แต่มีจำนวนน้อยที่ถูกจับในห้องโทรจันของดาวเคราะห์ยักษ์โดยเฉพาะดาวพฤหัสบดี
“ นี่เป็นครั้งแรกที่ทุกคนกำหนดความหนาแน่นของดาวเคราะห์น้อยโทรจันโดยตรงและสนับสนุนสถานการณ์ใหม่ที่เสนอโดย Morbidelli” Daniel Hestroffer นักดาราศาสตร์จาก IMCEE กล่าว “ ดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้จะถูกจับในจุดโทรจันในช่วงเวลาที่ดาวเคราะห์หินยังคงก่อตัวขึ้นและการก่อกวนดาวเคราะห์ดวงนี้ประมาณ 650 ล้านปีหลังจากการกำเนิดของระบบสุริยะอาจทำให้เกิดการทิ้งระเบิดครั้งสุดท้ายของดวงจันทร์และดาวอังคาร .”
ถึงแม้ว่า Marchis จะอ้างถึงสถานการณ์ว่า“ เป็นเรื่องที่ดี” เขายอมรับว่าต้องทำงานมากกว่านี้เพื่อให้การสนับสนุน
“ เราจำเป็นต้องค้นหาโทรจันไบนารีเพิ่มเติมและสังเกตดูว่าความหนาแน่นต่ำเป็นลักษณะของโทรจันทั้งหมดหรือไม่” เขากล่าว
ดาวเคราะห์น้อยโทรจันเป็นดาวที่อยู่ในจุดที่เรียกว่าลากรองจ์ของวงโคจรของดาวพฤหัสซึ่งอยู่ในระยะทางเดียวกันกับดาวพฤหัสเนื่องจากดาวพฤหัสบดีมาจากดวงอาทิตย์ซึ่งมีหน่วยดาราศาสตร์ 5 ดวงหรือ 465 ล้านไมล์ จุดเหล่านี้หนึ่งชั้นนำและดาวพฤหัสอื่น ๆ ที่ต่อเนื่องเป็นสถานที่ที่มีแรงดึงดูดของแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์และดาวพฤหัสนั้นสมดุลทำให้เศษขยะสะสมเหมือนกระต่ายฝุ่นที่มุมห้อง ดาวเคราะห์น้อยหลายร้อยดวงถูกค้นพบในจุดนำ (L4) และจุดต่อท้าย (L5) ซึ่งแต่ละจุดโคจรรอบจุดนั้นราวกับว่าอยู่ในน้ำวน
ดาวเคราะห์น้อย 617 Patroclus ค้นพบครั้งแรกที่ L5 และตั้งชื่อในปี 1906 พบว่ามีสหายในปี 2001 และจนถึงขณะนี้เป็นไบนารีโทรจันที่รู้จักกันเท่านั้น ผู้ค้นพบไม่สามารถประมาณวงโคจรของส่วนประกอบได้เนื่องจากมีการสำรวจน้อยเกินไป
ในฐานะนักล่าดาวเคราะห์น้อยที่มีประสบการณ์มาร์คิสและเพื่อนร่วมงานของเขาในเดือนสิงหาคมปีนี้ค้นพบระบบดาวเคราะห์น้อยสามดวงแรกคือ 87 ซิลเวียใกล้กับดวงอาทิตย์ในแถบดาวเคราะห์น้อยหลักระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดีและใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาด 8 เมตร กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของหอดูดาวในชิลีเพื่อศึกษาวัตถุสามอย่าง พวกเขาสามารถทำแผนที่วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยเพื่อประเมินความหนาแน่นของซิลเวียซึ่งพวกเขาสรุปว่ามันเป็นกองเศษหินหรืออิฐที่เต็มไปด้วยก้อนหิน
ทีมฝรั่งเศสและอเมริกาทดลองใช้เทคนิคเดียวกันกับ Patroclus ที่อยู่ไกลกว่าโดยใช้ข้อมูลภาพจาก Keck II Laser Guide Star System ที่ W. Keck Observatory บน Mauna Kea ซึ่งให้ความละเอียดที่เป็นไปไม่ได้กับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินอื่น .
“ ก่อนหน้านี้เราสามารถมองวัตถุที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์อ้างอิงที่สว่างไสว จำกัด การใช้เลนส์ออพติคอลที่ปรับตัวได้เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของสวรรค์” มาร์คิสกล่าว “ ตอนนี้เราสามารถใช้เลนส์ที่ปรับเปลี่ยนได้เพื่อดูเกือบทุกจุดบนท้องฟ้า”
ระบบดาวนำทางด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อกระตุ้นอะตอมโซเดียมภายในจุดเล็ก ๆ ในชั้นบรรยากาศ “ ดาว” เทียมนี้ใช้ในการวัดความปั่นป่วนในชั้นบรรยากาศซึ่งจะถูกลบออกโดยกระจกที่เคลื่อนที่ได้ของระบบปรับเลนส์ Keck
ด้วยระบบที่ให้ความละเอียดที่ไม่มีใครเทียบ 58 มิลลิวินาทีทีม Keck ได้ทำการสำรวจห้าครั้งในช่วงอินฟราเรดระหว่างเดือนพฤศจิกายน 2547 ถึงเดือนกรกฎาคม 2548 มาร์คิสและเพื่อนร่วมงานของเขาระบุว่าความหนาแน่นของ Patroclus และเพื่อนร่วมงานของมัน ศูนย์กลางของมวลทุก 4.3 วันที่ระยะ 680 กิโลเมตร (423 ไมล์) ต่ำมาก: 0.8 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตรประมาณหนึ่งในสามของหินและแสงเพียงพอที่จะลอยในน้ำ สมมติว่าองค์ประกอบของหินคล้ายกับดวงจันทร์ของดาวพฤหัส Callisto และ Ganymede ส่วนประกอบของระบบจะต้องมีการบรรจุแน่นมาก - ประมาณครึ่งหนึ่งของพื้นที่ว่างเปล่าซึ่งเป็นลักษณะภายในซึ่งไม่คาดว่าจะเป็นระบบเลขฐานสองขนาดเดียวกัน .
ทีมแนะนำองค์ประกอบที่เหมาะสมของน้ำแข็งน้ำที่มีพื้นที่เปิดโล่งเพียงร้อยละ 15 ซึ่งทำให้วัตถุเหล่านี้คล้ายกับดาวหางและวัตถุแถบไคเปอร์ขนาดเล็กซึ่งถูกกำหนดให้มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
มาร์คิสสงสัยว่าระบบเลขฐานสองเกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่หนึ่งดวงถูกฉีกขาดโดยแรงดึงโน้มถ่วงของดาวพฤหัส
“ ระบบ Patroclus แสดงลักษณะที่คล้ายกับดาวเคราะห์ใกล้ดาวเคราะห์ไบนารีซึ่งเชื่อกันว่าเกิดขึ้นระหว่างการเผชิญหน้ากับดาวเคราะห์บนพื้นโลกโดยการแยกคลื่น “ ในกรณีของดาวเคราะห์น้อยโทรจันมันก็ต่อเมื่องานของผู้ร่วมงานของเราได้รับการเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ที่เราสามารถแนะนำได้ว่าการเผชิญหน้าครั้งนี้เกิดขึ้นกับดาวพฤหัสบดี”
เพราะใน Iliad ของโฮเมอร์ Patroclus เป็นเพื่อนร่วมทางของ Achilles และเป็นวีรบุรุษของสงครามโทรจัน Achilles คงจะเป็นชื่อที่เหมาะสมสำหรับหนึ่งในสองดาวเคราะห์น้อยซึ่งมีขนาดเท่ากัน อย่างไรก็ตามดาวเคราะห์น้อยอีกดวงหนึ่งมีชื่อ Achilles อยู่ดังนั้น Marchis และผู้ทำงานร่วมกันของเขาจึงเสนอให้ตั้งชื่อสมาชิกที่เล็กที่สุดของระบบเลขฐานสอง Menoetius หลังจากบิดาแห่ง Patroclus คณะกรรมการชื่อสหภาพร่างเล็กแห่งสหภาพดาราศาสตร์สากลได้ยอมรับชื่ออย่างไม่แน่นอน ดาวเคราะห์น้อย Menoetius ที่กำหนดนั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 112 กิโลเมตร (70 ไมล์) ในขณะที่ Patroclus กว้างประมาณ 122 กิโลเมตร (76 ไมล์)
นอกเหนือจาก Marchis แล้วทีมงานยังได้รวมศาสตราจารย์ Imke de Pater ซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์และ Michael H. Wong จาก UC Berkeley ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ Daniel Hestroffer, Pascal Descamps, J ?? bf? r ?? bf? me Berthier และ Fr ?? bf? d ?? bf? ric Vachier ของ Institut de M ?? bf? canique C ?? bf? leste et de คำนวณ des ?? bf? ph? bf? m? bf? rides (IMCCE); และ Antonin Bouchez, Randall Campbell, Jason Chin, Marcos van Dam, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul Stomski, Doug Summers และ Peter Wizinovich จากหอสังเกตการณ์ W. Keck
โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติผ่านศูนย์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อการปรับตัวด้านเลนส์และโดยวิชาการการบินและอวกาศแห่งชาติ ข้อมูลส่วนใหญ่ได้มาจากหอสังเกตการณ์ W. Keck ซึ่งดำเนินการเป็นหุ้นส่วนทางวิทยาศาสตร์ระหว่างสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียและองค์การนาซ่าโดยมีข้อสังเกตเพิ่มเติมที่หอสังเกตการณ์ราศีเมถุนดำเนินการโดยสมาคมมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัย ใน Astronomy, Inc. ภายใต้ข้อตกลงความร่วมมือกับ NSF ในนามของหุ้นส่วนราศีเมถุน
แหล่งต้นฉบับ: UC Berkeley News Release
