Oamenii de știință au descoperit două fisuri uriașe într-o placă tectonică de sub Iran
Publicat acum 39 minute
Telescopul spațial Hubble al NASA a dezvăluit detalii noi și surprinzătoare despre un nor misterios de praf întunecat și pufos, lung de aproximativ 150 de miliarde de kilometri, care s-ar fi putut forma în urma unei coliziuni între corpuri planetare masive. Descoperirea contrazice ipotezele de până acum despre structura norului și oferă noi indicii despre nașterea violentă a sistemelor planetare, scrie Science Daily.
O structură misterioasă, care se întinde pe aproximativ 150 de miliarde de kilometri, le oferă astronomilor noi indicii despre evenimentele violente care modelează sistemele planetare tinere.
Supranumit „Coada Pisicii”, acest nor uriaș de materie întunecată se află la aproximativ 63 de ani-lumină de Pământ, în constelația Pictorul, greu de observat cu ochiul liber (numele ei vine din latină și înseamnă „pictor”). În ultimii doi ani, aspectul său neobișnuit și originea incertă i-au pus în dificultate pe oamenii de știință.
Structura face parte dintr-un disc imens de praf și resturi din jurul stelei Beta Pictoris, un sistem stelar tânăr care seamănă cu Sistemul nostru Solar din primele etape ale dezvoltării sale. Acum, cu ajutorul telescopului spațial Hubble, astronomii au surprins pentru prima dată în lumină vizibilă detalii ale Cozii Pisicii care rămăseseră ascunse până acum.
Descoperirea este descrisă într-un studiu publicat în revista The Astrophysical Journal Letters. Echipa de cercetători, condusă de Arin Avsar, specialist în științe planetare la Universitatea din Arizona, a combinat noile imagini Hubble cu observații realizate pe parcursul a peste 14 ani.
Rezultatele oferă o imagine mai clară asupra compoziției, poziției și formei structurii, precum și noi dovezi că aceasta ar fi putut fi creată de o coliziune uriașă.
O posibilă coliziune între lumi de mărimea lui Pluto
„Despre Coada Pisicii se crede că este rezultatul unei coliziuni între corpuri mari, ceva de mărimea lui Pluto”, a declarat Avsar, doctorand care lucrează în grupurile de cercetare conduse de Daniel Apai și Kevin Wagner, la Laboratorul Lunar și Planetar și la Observatorul Steward ale Universității din Arizona.
„În mod ciudat, această structură fusese observată până acum doar cu telescopul spațial James Webb, care detectează lumina infraroșie, dar rămăsese invizibilă la lungimi de undă mai scurte, ceea ce a nedumerit comunitatea științifică de ceva vreme”, adaugă el.
Misterul devine și mai interesant dacă ne gândim la felul în care se formează sistemele planetare.
Astăzi, Sistemul nostru Solar pare relativ ordonat. Planetele urmează traiectorii stabile în jurul Soarelui, iar multe obiecte stâncoase mai mici ocupă regiuni „dedicate”, precum centura de asteroizi. Însă acum 4,6 miliarde de ani, situația era cu totul alta.
Soarele tânăr era înconjurat de un disc de gaz și praf aflat în continuă mișcare. Obiectele stâncoase se ciocneau în mod repetat, uneori sfărâmându-se, alteori unindu-se în corpuri mai mari. Cu timpul, unele au adunat suficientă materie pentru a deveni planete, în timp ce nenumărate altele au fost distruse sau împrăștiate.
Astronomii studiază sisteme mai tinere, precum Beta Pictoris, pentru că le oferă ocazia de a observa procese care s-au petrecut în propriul nostru colț de Univers acum miliarde de ani. Discul său de resturi, format din praful și fragmentele rămase în urma formării planetelor, s-ar apropia de etapele finale ale acestui proces.
De ce a reușit Hubble, în sfârșit, să vadă misterioasa Coadă a Pisicii
Una dintre cele mai intrigante întrebări despre Coada Pisicii este de ce putea fi detectată în infraroșu, dar era atât de greu de observat în lumină vizibilă.
Răspunsul ar putea sta în materialul neobișnuit din care este alcătuită această structură uriașă.
„Credem că până acum Coada Pisicii a scăpat observațiilor în lumină vizibilă din cauza materialului din care este făcută”, a explicat Avsar. „Este formată aproape în întregime din ceea ce numim materie organică refractară, care are la bază în mare parte carbonul. Aceste lanțuri lungi de atomi de carbon absorb lumina vizibilă, așa că sunt aproape negre”.
Materia organică refractară este formată din compuși complecși ai carbonului, care pot rezista unor condiții relativ dure din spațiu. Pentru că acești compuși absorb o mare parte din lumina vizibilă care cade pe ei, praful din jur poate părea extrem de întunecat.
Observațiile Hubble susțin și o altă descoperire neobișnuită: Coada Pisicii pare să fie formată din particule de praf extrem de mici și surprinzător de poroase.
Fiecare granulă are doar aproximativ un micron, adică a milioana parte dintr-un metru. Totuși, în loc să fie compacte și solide, particulele par remarcabil de „pufoase”, cu mult spațiu gol în structura lor.
Dimensiunea întregului nor este greu de imaginat. Acesta s-ar putea întinde pe până la 1.000 de unități astronomice, o unitate astronomică (UA) fiind distanța medie dintre Pământ și Soare. Asta înseamnă aproximativ 150 de miliarde de kilometri, adică echivalentul a circa 200.000 de miliarde de pisici de casă așezate una după alta, de la coadă la nas.
„Nimeni nu înțelege cu adevărat cum pot exista granule de praf atât de mici și atât de poroase cum vedem aici, și acesta este unul dintre motivele pentru care studiem această structură”, mai spune Avsar.
Cum ar putea o coliziune violentă să creeze praf cosmic pufos
Dacă într-adevăr Coada Pisicii s-a format atunci când corpuri planetare mari s-au ciocnit, cercetătorii trebuie încă să explice cum a produs această distrugere particule atât de mici și de poroase.
O posibilitate este ca impactul să fi fost suficient de puternic încât să vaporizeze o parte din materialul implicat.
„Este posibil ca vitezele din timpul coliziunilor să fi fost atât de mari încât granulele de carbon să se fi vaporizat, să se fi transformat în gaz și apoi să se fi condensat din nou pe măsură ce s-au răcit, și așa au devenit atât de poroase”, a declarat coautorul studiului, Kevin Wagner, cercetător postdoctoral NASA Sagan la Observatorul Steward al Universității din Arizona.
În acest scenariu, impactul puternic ar fi transformat materialul solid pe bază de carbon în gaz. Pe măsură ce s-a răcit, materialul s-ar fi putut condensa din nou în particule solide, cu structuri neobișnuit de aerisite și ușoare.
Procesul exact rămâne însă incert, iar pentru a stabili dacă această explicație este corectă va fi nevoie de observații suplimentare.
O structură de 150 de miliarde de kilometri, cu o formă neașteptată
Noul studiu contrazice și ipotezele anterioare despre direcția în care se întinde Coada Pisicii în spațiu.
Combinând observațiile în lumină vizibilă ale telescopului Hubble cu măsurătorile în infraroșu ale telescopului James Webb, cercetătorii au folosit modele computerizate pentru a reconstitui posibila formă tridimensională a structurii.
Observațiile anterioare sugerau că Coada Pisicii se întinde de la Beta Pictoris în afară, mult în spatele stelei, văzută dinspre Pământ. Pentru că discul de resturi din jur este văzut aproape din profil, era greu de stabilit cât din structură se îndepărtează de noi și cât se întinde în câmpul nostru vizual.
Noua analiză indică o altă explicație.
„Am constatat că, în loc să se întindă pe 1.000 de unități astronomice în spatele stelei, Coada Pisicii s-ar putea întinde direct lateral față de noi, fără o a treia dimensiune”, explică Avsar. „Practic, se află în același plan al cerului ca steaua și, posibil, se întinde puțin în spatele ei”.
Asta sugerează că structura s-ar putea întinde mai ales pe cer, așa cum este văzută de pe Pământ, și nu în adâncime, în spatele stelei.
Noua formă le oferă astronomilor o înțelegere mai bună asupra locului în care se află praful și i-ar putea ajuta să reconstituie evenimentul care l-a produs.
Hubble a descoperit o deformare ciudată, provocată de o planetă gigantică
Coada Pisicii nu a fost singura structură neobișnuită scoasă la iveală de noile observații.
Folosind telescopul Hubble într-o altă configurație de observare, Avsar și colegii săi au identificat și o deformare neașteptată în haloul larg de praf din jurul stelei Beta Pictoris.
Cercetătorii suspectează că această deformare ciudată ar putea fi provocată de influența gravitațională a planetei Beta Pic b, una dintre cele trei planete ale sistemului.
Beta Pic b este o planetă gazoasă gigantică, cu o masă estimată de aproximativ 10 ori mai mare decât a lui Jupiter. Gravitația sa puternică ar putea perturba resturile din jur, schimbând traiectoriile particulelor de praf, ale cometelor și ale altor obiecte înghețate pe distanțe uriașe.
„Asta ne oferă încă o dovadă despre felul în care planetele gigantice influențează cometele prin forța lor gravitațională imensă”, spune Avsar. „Este o dovadă a cât de mult influențează aceste planete masive praful și corpurile înghețate din jurul lor, pe distanțe de sute de unități astronomice”.
Descoperirea arată cum pot planetele gigantice să își modeleze mediul cu mult dincolo de propriile orbite.
O privire în trecutul violent al Sistemului nostru Solar
Pentru cercetători, Beta Pictoris înseamnă mai mult decât ocazia de a studia o structură cosmică neobișnuită. Sistemul ar putea fi și o fereastră spre istoria timpurie a propriului nostru Sistem Solar.
Să ne gândim la Centura Kuiper, regiunea îndepărtată de dincolo de Neptun, unde se află Pluto și numeroase alte corpuri înghețate.
Astronomii cred că, atunci când Centura Kuiper avea doar aproximativ 20 de milioane de ani, era mult mai aglomerată decât astăzi. S-ar putea să fi conținut sute de obiecte de mărimea lui Pluto.
De-a lungul miliardelor de ani, influența gravitațională a planetelor gigantice din exteriorul Sistemului Solar a schimbat probabil radical acest mediu. Perturbând orbitele corpurilor mai mici, aceste planete ar fi putut împinge multe obiecte în alte regiuni sau le-ar fi putut expulza complet din Sistemul Solar, „curățând” practic o mare parte din populația inițială.
Ciudata coadă de praf și deformarea descoperită recent în jurul stelei Beta Pictoris ar putea oferi indicii despre procese similare, aflate în desfășurare într-un alt sistem planetar.
Studiind aceste structuri îndepărtate, astronomii speră să înțeleagă mai bine cum coliziunile violente, migrarea resturilor și gravitația imensă a planetelor gigantice au transformat haosul Sistemului Solar timpuriu în ordinea planetară pe care o vedem astăzi.