Η Έσχατη Θούλη, η Ζώνη του Κάιπερ και ο Πλούτων. Ultima Thule, Kuiper Belt and Pluto

Το Ultima Thule είναι το πιο μακρινό ουράνιο σώμα που έχει ποτέ μελετηθεί από τον άνθρωπο και το σκάφος New Horizons έστρεψε τις κάμερές του επάνω του. At left is a composite of two images taken by New Horizons' high-resolution Long-Range Reconnaissance Imager (LORRI), which provides the best indication of Ultima Thule's size and shape so far. Preliminary measurements of this Kuiper Belt object suggest it is approximately 20 miles long by 10 miles wide (32 kilometers by 16 kilometers). An artist's impression at right illustrates one possible appearance of Ultima Thule, based on the actual image at left. The direction of Ultima's spin axis is indicated by the arrows. Credits: NASA/JHUAPL/SwRI; sketch courtesy of James Tuttle Keane

Όπως αναμένονταν το διαστημόπλοιο “Νέοι Ορίζοντες” προσπέρασε το πρωί της Πρωτοχρονιάς την “Έσχατη Θούλη” με σχετική ταχύτητα που έφτανε τα 52.000 χλμ. την ώρα. Το αντικείμενο αυτό βρίσκεται στη Ζώνη του Κάιπερ και είναι το πιο απόμακρο αντικείμενο που μελέτησε από κοντά ο άνθρωπος. Η ανακάλυψή του έγινε το 2014 από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Χαμπλ και πήρε την επίσημη ονομασία του ως «2014 MU69» ενώ το “Έσχατη Θούλη” το έλαβε από την ονομασία μιας περιοχής στα βόρεια της Βρετανίας, την οποία αναφέρει ο αρχαίος Έλληνας εξερευνητής Πυθέας τον 4ο π.Χ. αιώνα. Λόγω της μεγάλης απόστασης που μας χωρίζει (6,6 δις. χλμ.) η αποστολή των πρώτων πληροφοριών που συγκέντρωσε το διαστημόπλοιο θα χρειαστεί αρκετές ώρες για να φτάσουν στη Γη, ενώ συνολικά θα χρειαστούν 20 περίπου μήνες για την αποστολή και λήψη όλων των πληροφοριών που συνέλεξε το διαστημόπλοιο στο προσπέρασμά του.

Η σύνθεση των τριών φωτογραφιών που λήφθηκαν στις 31 Δεκεμβρίου 2018 από την κάμερα του New Horizons μας δείχνει την περιστροφή της Έσχατης Θούλης. This sequence of three images, received on Dec. 31, 2018, and taken by the LORRI camera onboard New Horizons at 70 and 85 minutes apart illustrates the rotation of Ultima Thule. Credits: NASA/JHUAPL/SwRI

Μερικές φωτογραφίες που έφτασαν ήδη στο Johns Hopkins Applied Physics Laboratory μας αποκάλυψε ένα παγωμένο αντικείμενο με σχήμα φιστικιού, μήκος 32 χλμ. και πλάτος 16 χλμ., ενώ η απόσταση μεταξύ των κέντρων των δύο λοβών είναι 16 χλμ. Ο απόμακρος αυτός παγωμένος κόσμος, ο οποίος βρίσκεται 44 φορές πιο μακριά από τον Ήλιο απ’ ότι η Γη, έχει έναν κοκκινωπό χρωματισμό και θερμοκρασία -230 βαθμούς Κελσίου. Η διάρκεια του έτους του (μια ολήρης περιφορά γύρω από τον Ήλιο) φτάνει τα 297 γήινα χρόνια. Οι πιο καθαρές φωτογραφίες και πληροφορίες θα χρειαστούν αρκετές εβδομάδες για να γίνει η επεξεργασία τους και να δοθούν στη δημοσιότητα.

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Η ύπαρξη μεγάλων συγκεντρώσεων παγωμένων αντικειμένων στις εσχατιές του Ηλιακού μας Συστήματος τα οποία αποτελούν τα λείψανα από τη γέννησή του είχε προβλεφτεί το 1950 από τον Ολλανδό αστρονόμο Ίαν Οόρτ όταν πρότεινε ότι οι κομήτες προέρχονται από μία περιοχή που ονομάστηκε έκτοτε Σύννεφο του Οόρτ, σε απόσταση 50.000 φορές πιο μακριά από τον Ήλιο απ ό,τι η Γη μας. Ένα χρόνο αργότερα ο αστρονόμος Τζέραλντ Κάιπερ υποστήριξε ότι πρέπει να υπάρχει και μία άλλη ζώνη παρόμοιων παγωμένων αντικειμένων πλησιέστερα και λίγο πιο μακριά από την τροχιά του Ποσειδώνα, αν και ακόμη νωρίτερα, από το 1930, το 1943 και το 1949, κι άλλοι αστρονόμοι είχαν προβλέψει την ύπαρξη των υπέρ-Ποσειδωνίων αυτών αντικειμένων. Η ανακάλυψη όμως του πρώτου από τα νέα αυτά είδη αντικειμένων έγινε το 1977. Είχε διάμετρο 170 περίπου χιλιομέτρων, χαρακτηριστικά που έμοιαζαν και με κομήτη και με αστεροειδή, ένδειξη μάλλον της κοινής καταγωγής αστεροειδών και κομητών και ονομάστηκε 2060-Χείρων. Μέχρι σήμερα αρκετά παρόμοια αντικείμενα, που έχουν ονομαστεί συλλογικά «Κένταυροι», έχουν ανακαλυφτεί στην περιοχή ανάμεσα στις τροχιές του Δία και του Ποσειδώνα. Από τις τροχιές τους όμως αυτές είναι πλέον εμφανές ότι ο τόπος της προέλευσής τους είναι η Ζώνη του Κάιπερ.

Comparison of the eight brightest TNOs: Pluto, Eris, Makemake, Haumea, Sedna, 2007 OR₁₀, Quaoar, and Orcus. All except one of these TNOs (Sedna) are known to have moon(s). 2007 OR₁₀ and Quaoar are currently estimated to be larger than Sedna. 2002 MS₄ is, to within uncertainty, estimated to be larger than Orcus followed by Yoann Schmittling, but are less bright due to lower albedos. Since Quaoar and Orcus have moons, it is known that Quaoar is much more massive than Orcus. The top 4 are IAU-accepted dwarf planets while the bottom 4 are dwarf-planet candidates that are accepted as dwarf planets by several astronomers.

Το 1996 στην ίδια αυτή περιοχή ανακαλύφτηκε κι ένα άλλο αρκετά μεγάλο αντικείμενο παρόμοιο με τον “Χείρωνα” που ονομάστηκε 1996-ΤL66. Έχει διάμετρο 487 χιλιομέτρων και η τροχιά του είναι ιδιαίτερα ελλειπτική αφού η πλησιέστερη απόσταση του στον Ήλιο φτάνει τα 5,25 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα ενώ η πιο απόμακρη φτάνει τα 19,5 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Σε σύγκριση η μέση απόσταση της τροχιάς του Πλούτωνα δεν ξεπερνάει τα 6 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Τα πράγματα, όμως, άρχισαν να γίνονται ακόμη πιο ενδιαφέροντα το καλοκαίρι του 2001 όταν μια ομάδα αμερικανών αστρονόμων στο Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο ανακάλυψε στην Ζώνη του Κάιπερ έναν μεγάλο αστεροειδή (2001 ΚΧ76) με διάμετρο 1.200 χιλιομέτρων. Το φθινόπωρο του 2002 ανακαλύφτηκε ένα ακόμη μεγαλύτερο πλανητοειδές αντικείμενο που έχει διάμετρο 1.250 χιλιομέτρων και ονομάστηκε “Κουόαρ”, ενώ λίγο αργότερα ανακαλύφτηκε ένας ακόμη μεγαλύτερος αστεροειδής, ο “2004 DW”, που βρίσκεται σε απόσταση 2,4 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακρύτερα από τον Πλούτωνα και έχει μέγεθος 1.600 χιλιομέτρων, μεγαλύτερος δηλαδή από τον Χάροντα, τον δορυφόρο του Πλούτωνα, που έχει διάμετρο 1.300 χιλιομέτρων.

Στα τέλη του 2003 στα ακραία αυτά όρια του Ηλιακού Συστήματος ανακαλύφτηκε ένα αρκετά μεγάλο πλανητοειδές αντικείμενο που πολλοί θέλησαν απερίσκεπτα να του δώσουν την ιδιότητα του πλανήτη. Τον βάφτισαν μάλιστα “Σέντνα”, από το όνομα μιας θηλυκής θεότητας της μυθολογίας των Εσκιμώων, και τον παρουσίαζαν ως τον δέκατο πλανήτη του Ηλιακού μας Συστήματος, πράγμα που είναι εκ των πραγμάτων λανθασμένο. Γιατί απλούστατα δεν υπάρχει δέκατος πλανήτης στο Ηλιακό μας Σύστημα. H ανακάλυψη πάντως του “Σέντνα” είναι πράγματι μία αξιόλογη ανακάλυψη αφού πρόκειται για ένα από τα μεγαλύτερα πλανητοειδή που έχουμε εντοπίσει μέχρι τώρα με διάμετρο 1.800 περίπου χιλιομέτρων σε απόσταση 3 φορές πιο μακριά απ’ ότι ο Πλούτωνας, ενώ η τροχιά του είναι τόσο ελλειπτική ώστε χρειάζεται 10.500 γήινα χρόνια για μια πλήρη περιφορά του γύρω από τον Ήλιο, όταν σε σύγκριση το έτος του Πλούτωνα διαρκεί 248 περίπου γήινα χρόνια. Η περιοχή στην οποία βρίσκεται ο Σέντνα μας έχει απασχολήσει αρκετά συχνά τα τελευταία χρόνια, γιατί στην περιοχή αυτή έχουν αρχίσει να εντοπίζονται όλο και πιο πολλοί και πιο μεγάλοι πλανητοειδείς.

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Από το 1992 στην Ζώνη του Κάιπερ έχουμε ανακαλύψει πάνω από 2.500 παρόμοια αντικείμενα, μεταξύ των οποίων περιλαμβάνονται οι αστεροειδείς “Βαρούνα” και 2002 ΑW197 που έχουν διάμετρο 900 χιλιομέτρων. Όλα δείχνουν δηλαδή ότι η Ζώνη του Κάιπερ μοιάζει πολύ με την εσωτερική Ζώνη των Αστεροειδών (ανάμεσα στις τροχιές των πλανητών Άρη και Δία) με την διαφορά ότι εκεί έξω περιλαμβάνονται μερικές εκατοντάδες φορές περισσότερα υλικά. Μετά μάλιστα την ανακάλυψη του “Σέντνα” υπολογίζεται ότι στη Ζώνη του Κάϊπερ πρέπει να υπάρχουν συνολικά 70.000 παρόμοιοι πλανητοειδείς με διάμετρο πάνω από 100 χιλιόμετρα και μέχρι μεγέθους μερικών χιλιάδων χιλιομέτρων.

Το εκπληκτικό των τελευταίων αυτών παρατηρήσεών μας είναι ότι μερικοί από τους νεοανακαλυφθέντες αστεροειδείς, που ίσως να φτάνουν σε αριθμό τους 1.400, περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο με ρυθμό 3 προς 2 σε σχέση με τον χρόνο περιφοράς του Ποσειδώνα, περιφέρονται δηλαδή δύο φορές σε κάθε τρεις περιφορές του Ποσειδώνα. Ο ρυθμός αυτός είναι ακριβώς ο ίδιος με τον ρυθμό περιφοράς του Πλούτωνα και γι’ αυτό τα αντικείμενα αυτά έχουν ονομαστεί συλλογικά “Πλουτίνοι”, δηλαδή μικροί Πλούτωνες. Τα αντικείμενα αυτά βρίσκονται πλησιέστερα στον Ήλιο απ’ ότι η μεγάλη πλειοψηφία των πλανητοειδών της Ζώνης του Κάιπερ με μέση απόσταση από τον Ήλιο 39 Αστρονομικών Μονάδων, 39 δηλαδή φορές μεγαλύτερη απόσταση από την απόσταση Γης-Ηλίου.

Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Όλα αυτά τα δεδομένα οδήγησαν μια μεγάλη μερίδα της επιστημονικής κοινότητας στην αντίληψη ότι ούτε και ο Πλούτων θα έπρεπε να θεωρείται πλανήτης με την ειδική σημασία του όρου αλλά ότι ίσως κι αυτός να είναι απλά ένα από τα μεγαλύτερα από τα εξωτερικά αυτά αντικείμενα της Ζώνης του Κάιπερ. Γιατί σήμερα θεωρούμε ένα αντικείμενο ως πλανήτη εφ’ όσον αυτό έχει μάζα μεγαλύτερη απ’ ότι όλα τα άλλα αντικείμενα με τα οποία έχει παρόμοια τροχιά. Μ’ αυτόν τον ορισμό ο Δίας είναι πράγματι πλανήτης γιατί η μάζα του είναι πολύ μεγαλύτερη από την μάζα όλων των 79 (μέχρι σήμερα) δορυφόρων του με τους οποίους μοιράζεται την ίδια περίπου τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Το ίδιο συμβαίνει και με τους άλλους πλανήτες είτε πρόκειται για τον Κρόνο (σε σύγκριση με τους 62 μέχρι τώρα δορυφόρους του και τα εκατομμύρια αντικείμενα που αποτελούν τους δακτυλίους του), είτε για τον Ουρανό (σε σχέση με τους 27 δορυφόρους του), είτε ακόμη και για τη Γη σε σχέση με την τεράστια συγκριτικά Σελήνη της. Ακόμη και ο μικροσκοπικός Ερμής, με διάμετρο 4.878 χιλιομέτρων, είναι κι αυτός πλανήτης αφού δεν υπάρχει κανένα άλλο αντικείμενο με την ίδια τροχιά.

Ο Πλούτων όμως δεν πρέπει να είναι πλανήτης, γιατί βρίσκεται ακριβώς μέσα στη Ζώνη του Κάιπερ και η μάζα του εμφανώς δεν είναι μεγαλύτερη απ’ όλα τα 70.000 αντικείμενα που βρίσκονται στην ίδια περιοχή. Από την αρχή άλλωστε της ανακάλυψής του, στις 23 Ιανουαρίου 1930, η αντιμετώπιση του Πλούτωνα ήταν ιδιαίτερα προβληματική όχι μόνο επειδή βρίσκονταν τόσο πολύ μακριά αλλά και επειδή ο πλανήτης αυτός είχε πολύ μικρό μέγεθος, αφού είναι μικρότερος και από τη Σελήνη (3.476 χλμ.) και από τον Τρίτωνα (2.705 χλμ.), και από πέντε ακόμη δορυφόρους του Δία και του Κρόνου.

Global color mosaic of Triton, taken in 1989 by Voyager 2 during its flyby of the Neptune system. Image Credit: NASA/JPL/USGS

Μπορούμε να πούμε μάλιστα ότι ο Πλούτων μοιάζει πολύ περισσότερο με τον Τρίτωνα, που είναι ο μεγαλύτερος από τους 14 (μέχρι τώρα) δορυφόρους του Ποσειδώνα, παρά με τους τέσσερις αέριους γίγαντες πλανήτες που βρίσκονται πριν απ’ αυτόν. Δεδομένου μάλιστα ότι ο Τρίτωνας δεν σχηματίστηκε μαζί με τον πλανήτη του αλλά απλώς αιχμαλωτίστηκε από τον Ποσειδώνα καθώς περνούσε δίπλα του, πολλοί είναι αυτοί που ισχυρίζονται ότι το ίδιο θα μπορούσε να γίνει κάποια στιγμή και με τον Πλούτωνα. Έτσι δεν μπορούμε να αποκλείσουμε την περίπτωση κατά την οποία ο Ποσειδώνας θα μπορούσε κάποτε, στο απώτερο μέλλον και μετά την πάροδο εκατοντάδων ίσως εκατομμυρίων ετών, να συλλάβει με την βαρυτική του δύναμη τον Πλούτωνα και να τον μετατρέψει κι αυτόν σε δορυφόρο του. Σ’ αυτή την περίπτωση ο Πλούτωνας θα είναι ο πρώτος δορυφόρος ενός πλανήτη που θα διαθέτει και τους δικούς του δορυφόρους.

Διονύσης Σιμόπουλος

Πηγές: https://www.facebook.com/DS1943/posts/2375371095831186 - http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/News-Article.php?page=20190101