Kuiperův pás – oblast za oběžnou dráhou Neptunu obývaná množstvím malých těles kamenů a ledu – skrývá mnoho vodítek o počátcích Sluneční soustavy. Podle standardního obrázku formování sluneční soustavy se mnoho planetesimál zrodilo v chaotické oblasti, kde nyní sídlí obří planety. Některé byly vyvrženy za oběžnou dráhu Neptunu, zatímco jiné zůstaly ve formě trojských asteroidů (které obíhají po stejné trajektorii jako Jupiter a další planety). Tomu se říká model Nice.
Ne všechny objekty Kuiperova pásu (KBO) si však s modelem Nice pěkně hrají.
(Měl bych zdůraznit, že model je pojmenován po městě ve Francii, a proto se vyslovuje „neese“.) Nová studie rozsáhlých průzkumů KBO odhalila, že ty, jejichž oběžné dráhy jsou téměř kruhové, leží zhruba ve stejné rovině jako oběžné dráhy velké planety neodpovídají modelu Nice, zatímco planety s nepravidelnými oběžnými dráhami ano. Je to záhadná anomálie, která nemá okamžité řešení, ale naznačuje, že musíme vylepšit naše modely formování sluneční soustavy.
Tato nová studie je popsána v nedávno vydaném článku Wesleyho Frasera, Mikea Browna, Alessandra Morbidelliho, Alexe Parkera a Konstantina Baygina (bude publikován vAstrophysical Journal, dostupný online ). Tito výzkumníci spojili data ze sedmi různých průzkumů KBO, aby zhruba určili, kolik objektů každé velikosti je ve Sluneční soustavě, což je zase dobrým měřítkem prostředí, ve kterém se zformovaly.
Rozdíl mezi touto a předchozími studiemi je použitíabsolutnímagnitudy — míra toho, jak jasný objekt skutečně je — na rozdíl od jejich zdánlivých magnitud, což je prostě to, jak jasný objekt vypadá. Tyto dva typy veličin souvisí se vzdáleností objektu od Země, takže pozorovací problém spočívá v přesných měřeních vzdálenosti. Absolutní velikost také souvisí s velikostí KBO a jeho albedem (kolik světla odráží), což jsou důležité fyzikální veličiny pro pochopení vzniku a složení.
Nalezení absolutních magnitud pro KBO je ze zřejmých důvodů náročnější než zdánlivé magnitudy: jedná se o malé objekty, které se často nerozlišují jinak než jako světelné body v dalekohledu. To znamená, že vyžaduje co nejpřesnější měření vzdálenosti ke každému KBO. Jak upozorňují autoři studie, i malé chyby v měření vzdáleností mohou mít velký vliv na odhadovanou absolutní veličinu.
Těla v Kuiperově pásu. Kredit: Don Dixon
Pokud jde o oběžné dráhy, KBO spadají do dvou kategorií: „horké“ a „studené“, což jsou matoucí pojmy, které nemají nic společného s teplotou. „Studené“ KBO jsou ty, které mají téměř kruhové dráhy (malá excentricita, matematicky) a nízké sklony, což znamená, že jejich trajektorie leží téměř v rovině ekliptiky, kde také obíhá osm kanonických planet. Jinými slovy, tyto objekty mají téměř planetární oběžné dráhy. „Horké“ KBO mají prodloužené oběžné dráhy a vyšší sklony, chování více podobné kometám.
Autoři nové studie zjistili, že horké KBO mají stejnou distribuci velikostí jako trojské asteroidy, což znamená, že existuje stejný relativní počet malých, středních a velkých KBO a podobně velkých trojských koní. To naznačuje pravděpodobný společný původ v raných dobách Sluneční soustavy. To je v souladu s modelem Nice, který předpovídá, že při migraci na své současné dráhy obří planety vykoply mnoho planetesimál za Neptun.
Studené KBO však tomuto vzorci vůbec neodpovídají: existuje méně velkých KBO ve srovnání s menšími objekty. Aby to bylo ještě podivnější, jak se zdá, horké i studené se pro menší tělesa řídí stejným vzorem, pouze se odchylují u větších hmotností, což je v rozporu s očekáváním, pokud se studené KBO vytvořily tam, kde dnes obíhají.
Jinými slovy, model Nice ve stávající podobě by mohl vysvětlit horké KBO a trojské koně, ale ne chlad. To samozřejmě neznamená, že je vše ztraceno. Zdá se, že model Nice si vede velmi dobře, až na pár nepříjemných problémů, takže je nepravděpodobné, že by byl úplně špatný. Jak jsme se naučili ze studia systémů exoplanet, modely formování planet jsou nedokončenou prací – a astronomové jsou důmyslná spousta.