התגלית המפתיעה בקצה מערכת השמש

צוות של אסטרונומים יפנים מצאו ראיות לאטמוספרה דקה סביב 2002 XV93, גוף קטן במערכת השמש החיצונית. העצם כה קטן עד שלא אמורה להיות לו אטמוספרה בת קיימא, דבר שמעלה שאלות ותהיות לגבי מתי וכיצד האטמוספרה נוצרה. תצפיות עתידיות לאפיון טוב יותר של האטמוספרה יסייעו בפתרון תעלומות אלו, באזור מרוחק בשם חגורת קויפר.

באזורים הקרים והאפלים של מערכת השמש החיצונית שוכנים אלפי עצמים קטנים המכונים עצמים טרנס-נפטוניים, משום שהם נמצאים מעבר לכוכב הלכת נפטון – כוכב הלכת האחרון במערכת השמש. זהו מעין שטח הפקר בתחום האסטרונומיה.

הוא מלא בעצמים קטנים וקפואים שקשה מאוד למצוא, שלא לדבר על לחקור אותם בפירוט, משום שהם רחוקים מדי מהשמש מכדי להחזיר אור רב, אותו ניתן לזהות. לעומת זאת, אטמוספרות, במיוחד העבות שבהן, נוצרות בדרך כלל סביב כוכבי לכת או ירחים גדולים, כולל טיטאן – גדול הירחים של כוכב הלכת שבתאי.

אטמוספרה דקה נצפתה סביב פלוטו, שהתגלה ב-1930 ונחשב בעבר לכוכב הלכת התשיעי - העצם הטרנס-נפטוני המפורסם ביותר - אך מחקרים על עצמים טרנס-נפטוניים אחרים הניבו תוצאות שליליות. רוב העצמים הללו כה קרים, וכוח המשיכה שלהם חלש כל כך, עד שהם לא אמורים לשמור על אטמוספרות לאורך זמן.

לעתים קרובות, מדענים צריכים להסתמך על שיטות גילוי עקיפות. במקרה של 2002 XV93, שיטת התצפית הסתמכה במידה רבה על מקריות שהובילו לגילויו של עצם טרנס-נפטוני קטן ממדים בשם 2002 XV93, שקוטרו כ-500 קילומטרים. לשם השוואה, קוטרו של פלוטו הוא 2,377 קילומטרים.

צוות האסטרונומים, בהובלת ד"ר קו ארימטסו ממצפה הכוכבים האסטרונומי הלאומי של יפן, היו בדיוק במקום הנכון כדי לצפות בו חלף העצם הטרנס-נפטוני, המרוחק יותר מ-5. 5 מיליארד קילומטרים מהשמש, מול כוכב מרוחק.

תופעה אסטרונומית זו מכונה "הסתרה כוכבית" (Stellar Occultation) – שכן היא מתרחשת כאשר גוף שמיימי עובר בדיוק בין צופה מכדור הארץ לבין כוכב רחוק, וחוסם את אורו. החוקרים לכדו את ההתרחשות הזו משלושה מוקדים שונים ביפן: מצפי הכוכבים בקיוטו ובמחוז נאגאנו, ובאמצעות מצפה המנוהל על ידי מדענים אזרחיים בפוקושימה.

האירוע כולו נמשך רק 15 עד 20 שניות, תלוי במיקום הצפייה – במהלכן הבחינו החוקרים בעמעום והתבהרות הדרגתיים של האור. אורו של הכוכב דעך בהדרגה ככל שהעצם הטרנס-נפטוני נע מולו, דבר המצביע על נוכחות אטמוספרית. אם לעצם אין אטמוספרה, כוכב נעלם ומופיע מחדש באופן חד הרבה יותר.

במחקר שפורסם בכתב העת Nature Astronomy סברו החוקרים כי ל-2002 XV93 יש אטמוספרה דקה פי 5 עד 10 מיליון מזו של כדור הארץ. הם שיערו כי אטמוספרה זו עשויה להחזיק פחות מ-1,000 שנים.

בהסתמך על כך שתצפיות של טלסקופ החלל ג'יימס ווב אינן מראות סימנים לגזים קפואים על פני השטח של 2002 XV93, שעשויים להתעבות וליצור אטמוספרה, קיימות שתי אפשרויות לקיומה.

אפשרות אחת היא שהאטמוספרה הינה תוצר של התפרצות קריו-וולקנו (הרי געש קפואים שאינם פולטים לבה כמו הרי געש רגילים בכדור הארץ, אלא מתאן, חנקן או פחמן דו-חמצני) אל פני השטח של העצם הטרנס-נפטוני הזעיר. אפשרות נוספת היא ששביט התרסק על 2002 XV93, ושחרר גזים שהיו לכודים מתחת לפני השטח שלו ויצרו אטמוספרה זמנית.

תצפיות עתידיות על 2002 XV93, בין אם באמצעות הזדמנויות נוספות שבהן תתרחש הסתרה כוכבית ובין אם באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב, יסייעו לאסטרונומים לאפיין טוב יותר את אופי האטמוספרה, הרכבה ואף לקבוע את מקורה, כמו גם כיצד היא מתפתחת לאורך זמן.

כעת, כל שנותר לגלות זה האם התגלית האטמוספרית של 2002 XV93 היא יוצאת מן הכלל, או שמא גם לעצמים קטנים דומים אחרים יש אטמוספרות משלהם. על כל פנים, אם עד כה נהוג לחשוב שעצמים כמו 2002 XV93 הינם קטנים מדי מכדי שתהיה להם אטמוספרה, התגלית של ד"ר ארימטסו ועמיתיו הוכיחה כי ההיפך הוא הנכון.