Astronomlar, Jüpiter’in ötesinde Güneş’i dolanan küçük buzlu bir cismin kuyruklu yıldıza dönüşümüne tanık oldu. Bu gözlem, kuyruklu yıldızlar ile centaur adı verilen hareketsiz cisimler arasındaki eksik halkayı sağlıyor.
Söz konusu cisim 450P/LONEOS adını taşıyor ve 2004’te keşfeden Lowell Gözlemevi araştırmasından geliyor. Bu bir centaur; Jüpiter ile Neptün arasında Güneş’i dolanan hareketsiz bir cisim türü. Bu nesnelerin Güneş Sistemi’nin ötesindeki Kuiper Kuşağı’ndan içeri sızdığı düşünülüyor. Yörüngeleri, gaz devleri gezegenleriyle olan uzak kütleçekimsel etkileşimler ya da geçen bir yıldızın itmesiyle bozulmuş olabilir.
Bir centaur’un yörüngesi Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün’den en az birinin yolunu kesiyor. Bu yüzden centaur yörüngeleri milyonlarca yıl içinde kararsız kalıyor. Sonuç olarak dev gezegenler bu cisimleri Güneş’e daha da yaklaştırabiliyor ya da doğrudan Güneş Sistemi dışına savurabiliyor.
Uzun süredir Güneş’e yaklaştırılanların Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızlarına dönüştüğü tahmin ediliyor. Bu kuyruklu yıldızların Güneş çevresindeki dönüş süresi 20 yıldan kısa ve yörüngeleri Jüpiter’in kütleçekiminden etkileniyor.
Şimdiye kadar hiç kimse bir centaur’un Jüpiter ailesi kuyruklu yıldıza dönüşümünü görmedi. 450P’nin yörünge süresi şu anda 22 yıl olduğundan henüz Jüpiter ailesi kuyruklu yıldız sayılmıyor. Ancak Orta Florida Üniversitesi’nden gezegen bilimci Charles Schambeau öncülüğündeki astronomlar, centaur üzerinde kuyruklu yıldız benzeri davranışın başlangıcını izliyor. Özellikle Hawaii’deki Gemini North teleskobuyla, 450P’nin katı çekirdeği çevresinde gaz ve toz bulutundan oluşan koma tabakasının oluşumunu gördüler. Bu koma, 450P’nin yörüngesindeki Güneş’e en yakın nokta olan günberi noktasına ulaştığı 2019 ile 2024 arasındaki dönemde parlaklığını artırdı.
450P bu kuyruklu yıldız benzeri davranışı sürdürür ve dev gezegenlerden birinden bir kütleçekimsel itme daha alırsa, sonunda Jüpiter ailesi kuyruklu yıldıza dönüşebilir.
Schambeau bir açıklamada şunları söyledi: "450P gibi nesneleri incelemek, küçük cisim evriminin farklı aşamalarını birbirine bağlamamıza yardımcı oluyor. Centaur’ların muhtemelen Neptün ötesi cisimlerle ilişkisi var ve bazıları sonunda kısa periyotlu kuyruklu yıldızlara dönüşecek. Aktivitelerini, yüzey özelliklerini ve uçucu bileşimlerini — su ve karbondioksit gibi kaynama ya da süblimleşme noktası düşük maddeler — inceleyerek, kuyruklu yıldız çekirdeklerinin Güneş Sistemi içinde içeri doğru hareket ederken nasıl değiştiğini, ilkel buzları ne kadar süre koruduklarını ve aksi halde sessiz bir buzlu cismin nasıl aktif bir kuyruklu yıldıza dönüştüğünü öğrenebiliriz."
Schambeau’nun ekibi James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanarak 450P’nin komasını analiz etti. İncelemede karbondioksit gazı ve kristal buz ile toz parçacıklarına dair işaretler bulundu.
Centaur’dan kuyruklu yıldıza geçişinin nedeni, 450P’nin kaderle buluşması olarak görülüyor. Yörüngesini 2004’teki keşfinden öncesine kadar geriye izleyen astronomlar, 450P’nin 1992’de Satürn’e 2,9 milyon mil (4,6 milyon kilometre) kadar yaklaştığını buldu. Güneş Sistemi ölçeğinde bu oldukça yakın bir mesafe. Halkalı gezegenle olan kütleçekimsel etkileşim, 450P’nin yörüngesini önemli ölçüde kısalttı. Böylece günberi noktası artık 5,4 astronomik birim (506 milyon mil, yani 813 milyon kilometre) uzaklıkta; bu mesafe Jüpiter’in 5,2 astronomik birimlik yörüngesinin hemen ötesinde.
Son günberi noktası Ağustos 2024’te gerçekleşti ve Güneş’e yaklaşmasıyla 450P geçmişe kıyasla çok daha fazla ısı aldı.
Schambeau şöyle konuştu: "Bu artan güneş ısısı çekirdeğin yüzeyini ve yüzey altı katmanlarını ısıtabiliyor. Katmanlar ısındıkça uçucu buzlar ya da hapsolmuş gazlar açığa çıkabiliyor ve bu da tozu yüzeyden uzaklaştırıp koma oluşturabiliyor."
JWST’nin 450P’nin gelişmekte olan komasında karbondioksit gazı keşfetmesi ve su buharının tamamen yok olması, 450P üzerindeki aktivitenin karbondioksit tarafından yönlendirildiğini gösteriyor.
Schambeau, "450P’nin Güneş’ten uzaklığında çekirdek, normal su buzu süblimleşmesinin başlıca aktivite kaynağı olamayacak kadar soğuk. Bu yüzden karbondioksiti tespit etmek, komayı neyin beslediğine dair önemli bir ipucu veriyor" dedi.
Su buharı olmasa da JWST, kristal su buzu katı parçacıklarına dair ipuçları yakaladı.
Schambeau, "Olası kristal su buzu da ilginç çünkü komadaki buzun bir kısmının ısınma ya da fiziksel işlem görmüş olduğunu, oluşumundan bu yana tamamen değişmeden kalmadığını gösteriyor" dedi.
İlk halindeki kuyruklu yıldız cisimlerinde ve Kuiper Kuşağı nesnelerinde buz genellikle amorf halde bulunur; yani donmuş su molekülleri belirli bir düzende yapılandırılmamıştır ve bu da buza gözenekli bir yapı kazandırıp gaz ceplerini hapsedebilmesini sağlar. 450P Güneş’e yaklaştıkça aldığı ekstra ısı, amorf buzu daha düzenli bir yapıya sahip kristal buza dönüştürüyor. Dönüşüm sırasında gazlar kaçıyor ve toz ile buz parçacıklarını yüzeyden sürüklüyor. Bu nedenle kristal buzun varlığı, 450P’nin muhtemelen Güneş Sistemi’nin 4,5 milyar yıl önce doğuşuna kadar uzanan ilk halinden termal olarak değişime uğradığını gösteriyor.
Centaur’ların çok küçük bir bölümü şimdiye kadar aktivite belirtisi gösterdi. Bu yüzden 450P’nin son günberi noktası, bir centaur’un kuyruklu yıldıza geçişinin erken aşamasına dair nadir bir örnek olması nedeniyle çok önemli bir çalışma konusu.
Schambeau, "Centaur’lar bilimsel açıdan önemlidir çünkü Güneş Sistemi’nin daha dışından kaynaklanan ve yavaş yavaş Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızlara evrilen geçiş nesneleri oldukları düşünülüyor" dedi. "Bu anlamda, dış Güneş Sistemi’nden gelen nispeten ilkel materyali, daha güçlü güneş ısısına tepki vermeye başlarken incelememize olanak tanıyorlar."
Bulgular Planetary Science Journal’da gelecekte yayımlanmak üzere kabul edildi ve şu anda arXiv ön baskı arşivinde erişime açık.
