Forskare från Southwest Research Institute (SwRI) har presenterat upptäckten av ett binärt par objekt långt ut i Kuiperbältet. De är Trans-Neptuniska objekt (TNOs) vilket betyder att deras omloppsbana är utanför omloppsbanan för Neptunus, vårt solsystems yttersta planet. Detta binära par är ovanligt på grund av deras närhet till varandra.
Kuiperbältet är lite likt asteroidbältet som ligger mellan Mars och Jupiter. Men Kuiperbältet är mycket mer massivt än asteroidbältet. Den börjar i Neptunus omloppsbana på ett avstånd av cirka 20 AU från solen och sträcker sig ut till cirka 50 AU. Kuiperbältet kallas också ibland en cirkumstellär skiva .
Objekten i Kuiperbältet är rester från de första dagarna av solsystemets bildande. De flesta av Kuiperbältsobjekten (KBO) är övervägande iskalla föremål, bildade av frusna flyktiga ämnen som metan och ammoniak.
Kuiperbältet sträcker sig från cirka 20 AU från solen ut till cirka 50 AU från solen. Kredit: NASA
Titeln på studien som förklarar dessa resultat är ' Stjärnockultation av det resonanta trans-neptuniska objektet (523764) 2014 WC510 avslöjar en nära binär TNO .” Nyckelförfattarna är Rodrigo Leiva och Marc Buie, båda forskare vid SwRI. Studien publiceras i The Planetary Science Journal.
Forskningen som hittade det binära paret kom från Forskning och utbildning Collaborative Occultation Network (RECON). RECON är en medborgarvetenskaplig insats 'som syftar till att utforska det yttre solsystemet' som deras hemsida säger. Personerna i RECON 'genomför samordnade teleskopobservationer för att mäta storleken på föremål från en region som kallas Kuiperbältet.'
'För mig är detta projekt medborgarvetenskap när den är som bäst. Om de inte gjorde det här skulle vi inte lära oss om dessa föremål.'
Marc Buie, medförfattare, Southwest Research Institute
Som gruppens namn klargör använder observatörerna i RECON stjärnockultationer för att hitta föremål i Kuiperbältet. En stjärnockultation är annorlunda än en transit, även om båda involverar ett objekt som passerar framför en stjärna. Medan en ockultation blockerar den avlägsna stjärnan helt, blockerar en transit den bara delvis. Eftersom objektet kortvarigt blockerar stjärnans ljus, kan observatörer bestämma dess storlek utifrån ockultationens varaktighet.
En ockultation uppstår när ett föremål passerar framför ett annat föremål och blockerar det helt från synen. Om bakgrundsobjektet är helt blockerat kallas det en transit. Den här bilden visar månens ockultation av Aldebaran. Kredit: Stellarium.
Denna upptäckt var ovanlig, inte bara för att det binära paret var nära varandra, utan också för att den ockulta stjärnan också var ett dubbelpar.
'I det här fallet visade sig den ockultade stjärnan också vara ett binärt system. Binära stjärnor är inte ovanliga och binära objekt är inte ovanliga, säger Buie. 'Men det är ovanligt att vi hade en binär TNO som ockulterade en binär stjärna.'
'Det som också är intressant och ovanligt är det här objektets egenskaper,' sa Leiva i en pressmeddelande . ”De två komponenterna är ganska nära, bara 350 kilometer från varandra. De flesta binära TNO:er är väldigt separerade, vanligtvis 1 000 kilometer eller mer. Denna närhet gör denna typ av binär TNO svår att upptäcka med andra metoder, vilket är vad RECON designades för att åstadkomma.'
Pan-STARRS1 upptäckte det binära objektet 2011. Det binära objektet har namnet '523764 2014 WC510” eller helt enkelt 2014 VM510. Under den observerade ockultationen var den 30,5 au från solen och 29,6 au från jorden, med en skenbar storlek avV= 22.1. Som jämförelse är Neptunus skenbara magnitud 7,78. Det primära objektet i paret har en diameter påD= 181 ± 16 km, och det sekundära föremålet har en diameter påD= 138 ± 32 km.
'Till dags dato', skriver författarna i sin tidning, 'har bara 14 TNO eller deras satelliter (exklusive Pluto) en korrekt storlek och albedo publicerad från stjärnockultationer.'
Denna figur från studien visar storlekarna och albedorna för TNO:erna med välbestämda värden. De svarta symbolerna representerarSsekundärt föremål, denPrimärt objekt och de båda komponenterna tillsammans. De andra symbolerna är antingen fyllda, vilket betyder att de bestämdes av ockultationer, eller tomma, vilket betyder att de bestämdes med andra metoder. Bildkredit: Leiva et al, 2020.
Objektets form är också lite av ett mysterium. 'Den projicerade formen av objektkomponenterna är cirkulär med svaga statistiska bevis mot elliptiska projicerade former, former som kan bekräftas med högre S/N-data i framtida ockultationer, eller roterande ljuskurvdata', skriver författarna.
RECON-gruppen spelade en stor roll i detta fynd. RECON består av ett antal medborgarobservationsplatser upp och ner längs Nordamerikas västkust. Det finns för närvarande 64 platser i RECON. En del av finansieringen för RECON kommer från National Science Foundation, och varje plats har ett 11-tums teleskop och en CCD. När ett objekt i det yttre solsystemet ockulterar en avlägsen stjärna, hjälper skuggan det kastar över denna samling observationspunkter att bestämma objektets storlek.
Var och en av RECONs 64 platser har ett teleskop och en videokamera. De pekar alla mot platsen för en kommande ockultation samtidigt. Bildkredit: RECON/Google Earth
Buie är mycket berömmande gentemot RECON och mot det bidrag som medborgarforskare kan göra. 'För mig är detta projekt medborgarvetenskap när den är som bäst,' sa Buie. 'De lär sig såväl som gör observationer och hjälper till att samla in data. Om de inte gjorde det här skulle vi inte lära oss om dessa föremål.'
Leiva och Buie tänker fortsätta leta efter fler TNO:er, med ett speciellt intresse för nära binärer. De vill veta hur vanliga och rikliga de är. Deras resultat kommer att hjälpa till att bygga modellen för hur solsystemet bildades.
Astronomer tror att de flesta TNO började i binära par. Det faktum att dessa är så nära varandra kan ha bidragit till deras långvariga binära relation. 'Dess dubbla natur är inte förvånande och stöder förväntningarna att de flesta TNO:er bildades som binärer, och att närmare binärer har fler chanser att överleva', förklarar författarna.
Forskare tror att dessa mindre TNO:er är sanna rester från solsystemets ursprungliga dagar, till skillnad från större TNO:er. “Den härledda diametern på objektkomponenterna satte 2014 WC510i kategorin binärer av liknande storlek, som kan ha ett ursprungligt ursprung, till skillnad från de stora TNO:er med små satelliter som tros ha bildats efter katastrofala effekter”, skriver forskarna.
De för närvarande kända största trans-neptuniska objekten (TNO) – kommer sannolikt att överträffas av framtida upptäckter. (Illustration Credit: Larry McNish, Data: M.Brown)
'De flesta modeller av solsystemet indikerar att binärer är mycket vanliga, särskilt nära binärer som den här,' sa Leiva i en pressmeddelande . 'Om du har ett exakt mått på hur vanliga de är kan du finjustera dessa modeller.'
'Vårt övergripande mål är att veta hur vanliga nära binära TNO:er är,' tillade Buie. 'Är det här föremålet ett på miljonen eller precis som 90 % av dem? Detta underblåser vår kunskap för att bygga bättre modeller av hur solsystemet bildades.'
RECONs pågående ansträngningar kommer att hjälpa till att besvara den frågan.