A kentaurok fogalma nemcsak a fantázia szüleményeként megjelenő félig ember, félig ló formájú lényekre utal, hanem a csillagászatban is megjelenik: a csillagászok kentaurnak nevezik mindazokat a kis égitesteket, amelyek a Nap körül keringenek, mégpedig a Jupiter és a Neptunusz közötti pályán. A kutatók a NASA James Webb-űrtávcsövének használatával megvizsgálták az egyik ilyen kentaurból kiáramló gáz összetételét, amelynek segítségével új kaput nyitottak a Naprendszer kialakulását és fejlődését magyarázó elméletek számára.

A kentaurok az elméletek szerint eredetileg a Neptunusz pályáján túl keringtek, majd a bolygók gravitációs erejének hatására az utóbbi néhány millió évben bevándoroltak jelenleg ismert helyükre. A későbbiekben ezek az objektumok lehetséges módon rövid periódusú üstökösökké válnak. Ezek az égitestek a mitológiai kentaurokhoz hasonlóan hibridnek mutatkoznak: míg egy részük a Neptunuszon túli objektumok tulajdonságait osztja, mások inkább a rövid periódusú üstökösökhöz hasonlítanak, amelyek fizikai tulajdonságaira hatással van a Nap közelében való többszörös elhaladás.

Éppen ezért a kentaurok apró, jeges égitestjei a csillagászat intenzíven kutatott objektumai közé tartoznak: a kutatók igyekeznek megérteni pontos kémiai összetételüket, és azokat a folyamatokat, amelyek ezen égitestek felszíni jegeinek szublimációját okozzák. Ezek vizsgálatával ugyanis jelen Naprendszerünk üstököseinek megértése mellett betekintést nyerhetünk fiatal Naprendszer jegeinek összetételébe is.

Egy kutatócsoport a nemrégiben a James Webb-űrtávcső NIRSpec nevű közeli infravörös spektrográfjának használatával megvizsgálta a 29P/Schwassmann-Wachmann 1 (rövidítve 29P) nevű kentaurt, amely kvázi-periodikus gázkifúvásairól már régebb óta ismert. A kentaur fényessége, illetve a belőle kiáramló anyag mennyisége 6-8 hetes periódussal változik, amelynek okán az objektum a külső Naprendszer legaktívabb égitestjei közé tartozik. Az új mérések segítségével sikerült azonosítani egy eddig nem látott szén-monoxid, illetve szén-dioxid kifúvást is, amely új információkkal szolgál a kentaur belsejének összetételéről.

A 29P/Schwassmann-Wachmann 1 nevű kentaur művészi ábrázolása. (Forrás: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI).)

A tanulmány első szerzője, Sara Faggi szerint a kentaurok a Nap körüli bolygórendszer kialakulásának maradványai, amelyek jegek formájában konzerválták a fiatal Naprendszer illékony anyagait. A James Webb-űrtávcső új adatai pedig példátlan részletességgel tárták fel előttünk ezeket az eddig ismeretlen kulisszatitkokat.

Különleges kifúvások

Mivel a kentaurok halványak, és a távoli Naprendszerben keringenek, a múltban kevés műszer volt alkalmas a vizsgálatukra. A 29P-t korábban rádiótartományban vizsgálták, amelyből kiderült, hogy az objektum jórészt szén-monoxidból álló anyagkifúvása a Nap, illetve a Föld felé mutat. A James Webb-űrtávcső mérései szintén kimutatták az említett szén-monoxid nyalábot, ám emellett egyéb anyagok is megjelentek a felvételeken, mégpedig víz és szén-dioxid. Megjegyzendő, hogy a Naprendszerben található szén nagy részét az égitestek szén-dioxidból álló jegek formájában tárolják.

A James Webb-űrtávcső példátlanul érzékeny műszerei tehát korábban sosem látott anyagkifúvásokat mutattak ki: két szén-dioxidból álló nyalábot, amelyek északi, illetve déli irányba lövellnek ki az égitest pólusaiból, míg egy északi irányba tartó szén-monoxid nyalábot. Ez az első közvetlen bizonyíték arra, hogy a 29P tartalmaz szén-dioxidot.

A 29P kifúvásainak kémiai összetétele a James Webb-űrtávcső spektrumai alapján. (Forrás: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Sara Faggi (NASA-GSFC, American University).)

Az új adatok segítségével a kutatók egy 3 dimenziós modellt készítettek a kentaurból kiáramló gázok szerkezetének és eredetének megismerésére. Ennek eredményeként arra a következtetésre jutottak, hogy a különféle kifúvások az égitest más-más régióiból érkeznek, noha az objektum magját még a James Webb-űrtávcsőnek sem sikerült teljesen felbontania. Az anyagkilövellések pozíciószögei alapján a kutatók úgy gondolják, hogy a kentaur valószínűleg több, különböző összetételű objektum összeolvadásával alakult ki, ám további bizonyítékok hiányában más forgatókönyveket sem lehet teljesen kizárni.

A 29P-ben található szén-monoxid, illetve szén-dioxid mennyiségének különbségét tekintve tehát valószínűsíthető, hogy ez a kentaur több, kisebb égitest összeütközése során alakult ki. Ez viszont megrengeti nézeteinket a korai Naprendszerben található Neptunuszon túli objektumok kialakulásával kapcsolatban.

Megválaszolatlan kérdések

A 29P fényességváltozásainak elemzése, illetve a kentaurból kiáramló szén-monoxid és szén-dioxid vizsgálata továbbra is egy igen fontos területe marad a modern csillagászatnak. Az üstökösök esetében ugyanis általánosnak mondható a vízjég szublimációja az égitest felszínéről, a kentaurok felszínének hőmérséklete azonban túl alacsony ehhez a folyamathoz. Ilyen módon tehát a kentaurok anyagkifúvásai különböznek az üstökösökétől.

Mivel a kutatóknak mindössze egyszer sikerült képet alkotniuk a James Webb-űrtávcsővel a 29P-ről, a későbbiekben részletesebb vizsgálatnak is tervezik alávetni az objektumot, hogy választ adjanak a következő kérdésekre: vajon az anyagkifúvások mindig ugyanarra mutatnak, vagy irányultságuk az időben változik? Talán van még egy szén-monoxid kifúvás? Mindezek vizsgálatával mélyebb betekintést nyerhetünk a kifúvásokat okozó fizikai folyamatokba is.

A 29P megértésével talán közelebb kerülhetünk a többi kentaur megismeréséhez is, és ilyen módon még többet megtudhatunk a korai Naprendszerben lejátszódó folyamatokról.

Az itt leírtakról szóló tanulmány a neves, Nature című folyóiratban jelent meg.

A cikk forrása: https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2024/news-2024-130