Ud over Jupiter, forskere opdager en vugge af kometer

Kometer er kendt for at have et temperament. Når de skyder ind fra yderkanterne af vores solsystem, disse iskolde kroppe begynder at udspy gas og støv, efterhånden som de vover sig tættere på solen. Deres lysende udbrud kan resultere i spektakulære seværdigheder, der pryder nattehimlen i dagevis, uger eller endda måneder.

Men kometer er ikke født sådan, og deres vej fra deres oprindelige dannelsesplacering mod det indre solsystem har været diskuteret i lang tid. Kometer er af stor interesse for planetforskere, fordi de sandsynligvis vil være de mest uberørte rester af materiale tilbage fra fødslen af ​​vores solsystem.

I en undersøgelse offentliggjort i Astrofysiske tidsskriftsbreve , et team af forskere, inklusive Kathryn Volk og Walter Harris ved University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory, rapporterer opdagelsen af ​​et orbitalområde lige bag Jupiter, der fungerer som en "komet-gateway". Denne vej leder iskolde legemer kaldet kentaurer fra regionen af ​​de gigantiske planeter - Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun – ind i det indre solsystem, hvor de kan blive regelmæssige besøgende i Jordens kvarter, kosmisk set.

Groft formet som en imaginær doughnut, der omkranser området, gatewayen blev afsløret som en del af en simulering af kentaurer, små iskolde kroppe, der rejser på kaotiske baner mellem Jupiter og Neptun.

Centaurs:Icy Rogues on Haphazard Trails

Kentaurer menes at stamme fra Kuiperbæltet, en region befolket af iskolde objekter ud over Neptun og strækker sig ud til omkring 50 astronomiske enheder, eller 50 gange den gennemsnitlige afstand mellem solen og jorden. Nære møder med Neptun skubber nogle af dem ind på indadgående baner, og de bliver kentaurer, som fungerer som kildepopulationen for de omkring 1, 000 kortvarige kometer, der glider rundt i det indre solsystem. Disse kometer, også kendt som Jupiter-familiens kometer, eller JFC'er, omfatte kometer besøgt af rumfartøjsmissioner såsom Tempel 1 (Deep Impact), Wild 2 (Stardust) og 67P/Churyumov-Gerasimenko (Rosetta).

"Den kaotiske karakter af deres baner skjuler de nøjagtige veje, disse kentaurer følger på deres vej til at blive JFC'er, sagde Volk, en medforfatter på papiret og en associeret videnskabsmand, der studerer Kuiper-bælteobjekter, planetdynamik og planeter uden for vores solsystem. "Dette gør det svært at finde ud af, hvor præcis de kom fra, og hvor de kan gå hen i fremtiden."

Skubbet af tyngdefelterne på flere nærliggende kæmpeplaneter - Jupiter, Saturn og Neptun - kentaurer har ikke en tendens til at blive ved, skabe et kvarter med høj omsætning, sagde Harris.

"De rasler rundt i et par millioner år, måske et par titusinder af år, men ingen af ​​dem var der engang tæt på det tidspunkt, hvor solsystemet blev dannet, " han sagde.

"Vi kender til 300 kentaurer, som vi kan se gennem teleskoper, men det er kun toppen af ​​et isbjerg af anslået 10 millioner sådanne objekter, " tilføjede Harris.

"De fleste kentaurer, vi kender til, blev ikke opdaget, før CCD'er blev tilgængelige, plus du har brug for hjælp fra en computer til at søge efter disse objekter, " sagde Volk. "Men der er en stor skævhed i observationer, fordi de små objekter simpelthen ikke er lyse nok til at blive opdaget."

Hvor kometer går for at dø

Hver gang rundt om solen påfører en komet mere slid og ælde, indtil den til sidst går i stykker, har et tæt møde med en planet, der skubber den ud af det indre solsystem, eller dets flygtige stoffer - for det meste gas og vand - er opbrugt.

"Tit, meget af støvet forbliver og dækker overfladen, så kometen opvarmes ikke meget mere, og den går i dvale, " sagde Harris.

Ved en eller anden mekanisme, en konstant forsyning af "baby-kometer" skal erstatte dem, der har kørt deres kurs, "men indtil nu, vi vidste ikke, hvor de kom fra, " han tilføjede.

For bedre at forstå, hvordan kentaurer bliver til JFC'er, forskerholdet fokuserede på at skabe computersimuleringer, der kunne reproducere kredsløbet for 29P/Schwassmann-Wachmann 1, eller SW1, en kentaur opdaget i 1927 og menes at være omkring 40 miles på tværs.

SW1 har længe undret astronomer med sin høje aktivitet og hyppige eksplosive udbrud på trods af, at den er for langt fra solen til, at vandis kan smelte. Både dens kredsløb og aktivitet sætter SW1 i en evolutionær mellemvej mellem de andre kentaurer og JFC'erne, og det oprindelige mål med undersøgelsen var at undersøge, om SW1s nuværende omstændigheder var i overensstemmelse med de andre kentaurers orbitale progression.

For at opnå dette, holdet modellerede udviklingen af ​​kroppe fra hinsides Neptuns bane, gennem den gigantiske planets region og inde i Jupiters bane.

"Resultaterne af vores simulering omfattede adskillige fund, der fundamentalt ændrer vores forståelse af kometens udvikling, " sagde Harris. "Af de nye kentaurer sporet af simuleringen, mere end hver femte fandtes at gå ind i et kredsløb svarende til SW1 på et tidspunkt i deres udvikling."

Med andre ord, selvom SW1 ser ud til at være den eneste store kentaur af den håndfuld genstande, der i øjeblikket er kendt for at besætte "kometernes vugge, "det er ikke den afvigende, det blev antaget at være, men ret almindeligt for en kentaur, ifølge Harris.

Ud over den almindelige karakter af SW1's kredsløb, simuleringerne førte til en endnu mere overraskende opdagelse.

"Kentaurer, der passerer gennem denne region, er kilden til mere end to tredjedele af alle Jupiter-familiens kometer, "Harris sagde, "gør dette til den primære gateway, hvorigennem disse kometer produceres."

"Historisk set, vores antagelse har været, at området omkring Jupiter er ret tomt, renset ud af den gigantiske planets tyngdekraft, men vores resultater lærer os, at der er en region, der konstant bliver fodret, " siger Volk.

This constant source of new objects may help explain the surprising rate of icy body impacts with Jupiter, such as the famous Shoemaker-Levy 9 event in 1994.

A Comet Worthy of Worship

Based on estimates and calculations of the number and size of objects entering, inhabiting and leaving the gateway region, the study predicted it should sustain an average population of about 1, 000 Jupiter-family objects, not too far off the 500 that astronomers have found so far.

The results also showed that the gateway region triggers a rapid transition:once a centaur has entered it, it is very likely to become a JFC within a few thousand years, a blink of an eye in solar system timeframes.

The calculations suggest that an object of SW1's size should enter the region every 50, 000 år, making it likely that SW1 is the largest centaur to begin this transition in all of recorded human history, Harris and Volk suggest. Faktisk, SW1 could be on its way to becoming a "super comet" within a few thousand years.

Comparable in size and activity to comet Hale-Bopp, one of the brightest comets of the 20th century, SW1 has a 70% chance of becoming what could potentially amount to the most spectacular comet humankind has ever seen, foreslår forfatterne.

"Our descendants could be seeing a comet 10 to 100 times more active than the famous Halley comet, "Harris sagde, "except SW1 would be returning every six to 10 years instead of every 75."

"If there had been a comet this bright in the last 10, 000 years we would know about it, " Volk said.

"We take this as strong evidence that a similar event has not happened at least since then, "Harris sagde, "because ancient civilizations would not only have recorded the comet, they may have worshiped it!"