Na een aantal miljarden kilometers in de richting van de zon te hebben gereisd, heeft een eigenzinnig jong komeetachtig object dat tussen de reuzenplaneten draait, onderweg een tijdelijke parkeerplaats gevonden. Het object heeft zich gevestigd in de buurt van een familie van gevangengenomen oude asteroïden, Trojans genaamd, die naast Jupiter in een baan om de zon draaien. Dit is de eerste keer dat een komeetachtig object in de buurt van de Trojaanse bevolking is waargenomen.

De onverwachte bezoeker behoort tot een klasse van ijzige lichamen die in de ruimte tussen Jupiter en Neptunus worden aangetroffen. Ze worden ‘Centauren’ genoemd en worden voor het eerst actief wanneer ze worden verwarmd terwijl ze de zon naderen, en gaan dynamisch over in een komeetachtige vorm.

Snapshots in zichtbaar licht van NASA's Hubble-ruimtetelescoop laten zien dat het vagebondobject tekenen van komeetactiviteit vertoont, zoals een staart, ontgassing in de vorm van jets en een omhullende coma van stof en gas. Eerdere waarnemingen met de Spitzer-ruimtetelescoop van NASA gaven aanwijzingen over de samenstelling van het komeetachtige object en de gassen die de activiteit ervan aanstuurden.

“Alleen Hubble kon actieve komeetachtige kenmerken zo ver weg met zoveel details detecteren, en de beelden laten deze kenmerken duidelijk zien, zoals een ongeveer 400,000 kilometer lange brede staart en kenmerken met hoge resolutie nabij de kern als gevolg van een coma en jets”, zegt hoofdonderzoeker Bryce Bolin van Hubble van Caltech in Pasadena, Californië.

Bolin beschrijft de gevangenneming van de Centaur als een zeldzame gebeurtenis en voegde eraan toe: 'De bezoeker moest precies op het juiste traject in de baan van Jupiter zijn gekomen om een ​​dergelijke configuratie te krijgen die de indruk wekt dat hij zijn baan met de planeet deelt. We onderzoeken hoe het door Jupiter werd veroverd en tussen de Trojanen belandde. Maar we denken dat het verband kan houden met het feit dat het een enigszins nauwe ontmoeting had met Jupiter.”

De paper van het team verschijnt in de uitgave van 11 februari 2021 The Astronomical Journal.

Uit de computersimulaties van het onderzoeksteam blijkt dat het ijzige object, genaamd P/2019 LD2 (LD2), waarschijnlijk ongeveer twee jaar geleden dicht bij Jupiter zwaaide. Vervolgens bracht de planeet de eigenzinnige bezoeker door zwaartekracht naar de co-orbitale locatie van de Trojaanse asteroïdengroep, waardoor Jupiter ongeveer 437 miljoen kilometer voorliep.

Het nomadische object werd begin juni 2019 ontdekt door de telescopen Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) van de Universiteit van Hawaï, gelegen op de uitgestorven vulkanen, één op Mauna Kea en één op Haleakala. De Japanse amateurastronoom Seiichi Yoshida tipte het Hubble-team over mogelijke komeetactiviteit. De astronomen scanden vervolgens archiefgegevens van de Zwicky Transient Facility, een grootveldonderzoek uitgevoerd bij het Palomar Observatory in Californië, en realiseerden zich dat het object duidelijk actief was op beelden uit april 2019.

Ze volgden observaties van het Apache Point Observatory in New Mexico, die ook op de activiteit duidden. Het team observeerde de komeet met behulp van Spitzer, slechts enkele dagen voordat het observatorium in januari 2020 met pensioen ging, en identificeerde gas en stof rond de komeetkern. Deze observaties overtuigden het team ervan om Hubble te gebruiken om het van dichterbij te bekijken. Geholpen door het scherpe zicht van Hubble identificeerden de onderzoekers de staart, de comastructuur en de grootte van de stofdeeltjes en hun uitwerpsnelheid. Deze beelden hielpen hen te bevestigen dat de kenmerken het gevolg zijn van relatief nieuwe komeetachtige activiteit.

Hoewel de locatie van LD2 verrassend is, vraagt ​​Bolin zich af of deze pitstop een gebruikelijke stop zou kunnen zijn voor sommige naar de zon gerichte kometen. “Dit zou deel kunnen uitmaken van de route van ons zonnestelsel via de Jupiter Trojanen naar het binnenste zonnestelsel,” zei hij.

De onverwachte gast zal waarschijnlijk niet lang tussen de asteroïden blijven. Uit computersimulaties blijkt dat hij over ongeveer twee jaar opnieuw een ontmoeting met Jupiter zal hebben. De grote planeet zal de komeet uit het stelsel verwijderen en zijn reis naar het binnenste zonnestelsel voortzetten.

“Het leuke is dat je daadwerkelijk ziet hoe Jupiter dit object rondslingert en zijn baangedrag verandert en het in het binnenste systeem brengt”, zegt teamlid Carey Lisse van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland. . “Jupiter bepaalt wat er met kometen gebeurt zodra ze het binnenste systeem binnendringen, door hun banen te veranderen.”

De ijzige indringer is hoogstwaarschijnlijk een van de nieuwste leden van de zogenaamde ‘emmerbrigade’ van kometen die uit zijn ijskoude thuis in de Kuipergordel naar het gebied van de reuzenplaneten is geschopt door interacties met een ander object uit de Kuipergordel. De Kuipergordel, gelegen buiten de baan van Neptunus, is een toevluchtsoord van ijskoud, overgebleven puin van de constructie van onze planeten 4.6 miljard jaar geleden, en bevat miljoenen objecten, en af ​​en toe hebben deze objecten bijna-ongevallen of botsingen die hun banen vanaf de Kuipergordel naar binnen drastisch veranderen naar het reuzenplaneetgebied.

De emmerbrigade van ijzige relikwieën ondergaat een hobbelige rit tijdens hun reis naar de zon. Ze stuiteren door zwaartekracht van de ene buitenplaneet naar de volgende in een spelletje hemelse flipperkast voordat ze het binnenste zonnestelsel bereiken, waarbij ze opwarmen naarmate ze dichter bij de zon komen. De onderzoekers zeggen dat de objecten evenveel of zelfs meer tijd rond de reuzenplaneten doorbrengen en door hun zwaartekracht aan hen trekken (ongeveer 5 miljoen jaar) dan dat ze het innerlijke systeem binnendringen waarin wij leven.

“In het binnenste systeem vallen ‘kortperiodieke’ kometen ongeveer eens per eeuw uit elkaar”, legt Lisse uit. “Dus om het aantal lokale kometen dat we vandaag de dag zien op peil te houden, denken we dat de emmerbrigade ongeveer eens in de honderd jaar een nieuwe kortperiodieke komeet moet afleveren.”

Het zien van uitgassingsactiviteit op een komeet op 465 miljoen kilometer afstand van de zon (waar de intensiteit van het zonlicht 1/25ste zo sterk is als op aarde) verraste de onderzoekers. “We waren geïntrigeerd toen we zagen dat de komeet net voor het eerst zo ver weg van de zon actief begon te worden, op afstanden waar het waterijs nauwelijks begint te sublimeren”, zegt Bolin.

Water blijft bevroren op een komeet totdat het ongeveer 200 miljoen kilometer van de zon verwijderd is, waar de warmte van zonlicht waterijs omzet in gas dat uit de kern ontsnapt in de vorm van jets. De activiteit geeft dus aan dat de staart mogelijk niet van water is gemaakt. Waarnemingen van Spitzer duidden zelfs op de aanwezigheid van koolmonoxide en kooldioxidegas, die de drijvende kracht zouden kunnen zijn achter het ontstaan ​​van de staart en jets die te zien zijn op de in een baan om Jupiter draaiende komeet. Deze vluchtige stoffen hebben niet veel zonlicht nodig om hun bevroren vorm te verwarmen en om te zetten in gas.

Zodra de komeet uit de baan van Jupiter wordt geschopt en zijn reis voortzet, kan hij de reuzenplaneet opnieuw tegenkomen. “Kortperiodieke kometen zoals LD2 ondergaan hun lot doordat ze in de zon worden geworpen en volledig uiteenvallen, een planeet raken, of zich opnieuw te dicht bij Jupiter wagen en uit het zonnestelsel worden geslingerd, wat het gebruikelijke lot is,” zei Lisse. . “Simulaties laten zien dat er over ongeveer 500,000 jaar een kans van 90% is dat dit object uit het zonnestelsel zal worden geworpen en een interstellaire komeet zal worden.”

###

De Hubble-ruimtetelescoop is een project van internationale samenwerking tussen NASA en ESA (European Space Agency). NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, beheert de telescoop. Het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, voert de wetenschappelijke operaties van Hubble uit. STScI wordt voor NASA beheerd door de Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, DC. NASA's Jet Propulsion Laboratory, een divisie van Caltech in Pasadena, Californië, beheerde de Spitzer-missie voor NASA's Science Mission Directorate in Washington, DC. Er werden wetenschappelijke operaties uitgevoerd bij het Spitzer Science Center bij IPAC bij Caltech. De volledige wetenschappelijke catalogus van Spitzer is beschikbaar via het Spitzer-gegevensarchief, gehuisvest in het Infrared Science Archive bij IPAC. De operaties van ruimtevaartuigen waren gebaseerd op Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado.

Credits: NASA, ESA en B. Bolin (Caltech)

Claire Andréoli

Het Goddard Space Flight Center van NASA

301-286-1940

claire.andreoli@nasa.gov

Donna Weaver / Ray Villard

Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland

410-338-4493 / 410-338-4514

dweaver@stsci.edu / villard@stsci.edu

Calla Cofield

Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië

626-808-2469

calla.e.cofield@jpl.nasa.gov

Bryce Bolin

Caltech, Pasadena, Californië

bbolin@caltech.edu