A Ryugu eredete
(Rovat: Távoli világok kutatói, Japán: a Hayabusa űrszonda - 2022.04.10 07:15.)

Még nem ért véget a Hayabusa–2 anyagmintáinak vizsgálata, de máris fontos, a Ryugu kisbolygó múltjára vonatkozó hipotézis született.

A hagyományos elképzelés szerint a Ryugu nagyobb aszteroidák ütközése során keletkezett. Japán kutatók vizsgálati szerint viszont elképzelhető, hogy a Ryugu nem is kisbolygó, hanem elpusztult üstökösmag. Egyszerű fizikai modelljük jól illeszkedik a jelenleg rendelkezésre álló megfigyelt adatokhoz, ugyanakkor a felismerés nemcsak az üstökösök és kisbolygók, hanem az egész Naprendszer evolúciójának jobb megértését eredményezheti.

A kisbolygók magukon viselik a bolygók és holdjaik keletkezésének és evolúciójának a nyomait. Történetük megismerése következésképpen sok mindent elárul a Naprendszer múltjáról. Bár a kisbolygókról visszaverődő elektromágneses sugárzás elemzése útján is sokat megtudhatunk fizikai tulajdonságaikról, az égitestekről hozott anyagminták laboratóriumi elemzése azonban sokkal részletesebb vizsgálatokat tesz lehetővé. Az első lépést ebben az irányban a japán Hayabusa űrszonda tette meg, amely 7 évig tartó küldetése végén 2010-ben érkezett vissza a Földre az Itokawa kisbolygóról gyűjtött mintával.

Ezt a munkát folytatta utóda, a Hayabusa–2, amelyik 2020 végén érkezett vissza a Földre a 162173 Ryugu kisbolygóról vett mintával. Bár az utóbbiak elemzése még folyik, három fontos megállapítást máris tettek a mintákat vizsgáló szakemberek. Első megállapításuk szerint a Ryugu a törmelékhalom jellegű égitestek közé tartozik, tehát nem egyetlen, monolit sziklatömb, hanem apró kődarabok és más szilárd szemcsék sokasága, amelyeket a gravitáció tart össze. Második következtetésük szerint a Ryugu jellegzetes, búgócsigára emlékeztető alakját valószínűleg az égitest gyors forgása alakította ki. Végül megállapították, hogy a Ryuguról származó mintában figyelemreméltóan magas a szerves anyagok mennyisége.

A felsoroltak közül a harmadik jellemzője fontos kérdést vet fel a Ryugu eredetét illetően. A jelenlegi tudományos konszenzus értelmében az égitest két nagyobb test összeütközésekor keletkezett, ennek azonban ellentmond a magas szervesanyag-tartalom (amit a további vizsgálatoknak még meg kell erősíteniük). Ha a minta többi részének elemzése is igazolja a szerves anyag nagy mennyiségét, akkor felmerül a kérdés, mi lehet a Ryugu valódi eredete. Válaszként Hitoshi Miura, a Nagoya Városi Egyetem docense és munkatársai alternatív magyarázatot vetettek fel, amelyet egy viszonylag egyszerű fizikai modell is alátámaszt. Eredményeikről a The Astrophysical Journal Letters folyóiratban számoltak be. Elképzelésük szerint a Ryugu és a hozzá hasonló törmelékhalom-aszteroidák valójában aktivitásukat vesztett, kihunyt üstökösök maradványai.

A Hayabusa–2 küldetés során gyűjtött mintákat elemezve japán kutatók arra következtetnek, hogy a Ryugu valaha aktív üstökös lehetett. Az égitest fejlődése a jobb oldali négy rajzon követhető. Üstökös korában a Ryugu magja vízjégből és abba ágyazódó szilárd kőzetszemcsékből állt. A Naprendszer belső térségébe kerülő test illékony anyaga fokozatosan szublimált és megszökött. A visszamaradó kőtörmelék törmelékhalom-égitestté tömörült össze. Az impulzusmomentum megmaradása miatt forgása felgyorsult, kialakult a jellegzetes búgócsigaalak. (Kép: Miura et el. 2022)

Az üstökösök a Naprendszer külső, hidegebb régiójában keletkeztek, főként vízjégből állnak, amibe kőzettörmelék keveredik. Amikor az üstökös a Naprendszer belső részébe, általában a Jupiter pályáján belülre kerül, akkor a napsugárzás hatására az illékony anyagok szublimálnak, és elszöknek az üstökösmag környékéről, minden egyes napközelség után egyre inkább csak a kőzettörmelék marad vissza, míg végül teljesen elfogynak az illékony anyagok, a maradékot pedig saját gravitációja törmelékhalomként tartja össze. Az elképzelt folyamat jól illeszkedik a Ryugu megfigyelt tulajdonságaihoz. Miura szerint a jég szublimációja következtében a mag tömeget veszít, ami viszont forgása felgyorsulását okozza. Az égitest eléggé „felpöröghet” ahhoz, hogy létrejöjjön a Ryugu esetében megfigyelt búgócsigaforma. További érv, hogy az üstökösök jeges összetevői feltételezések szerint számottevő mennyiségben tartalmaznak a csillagközi térben létrejött szerves anyagokat. Ezek a jég szublimációjakor lerakódnak az égitest kőzetszemcséire.

Hipotézisük ellenőrzése érdekében a japán kutatók numerikus szimulációk sorát végezték el, amelyekben egyszerű fizikai modellt használva meghatározták, mennyi idő alatt szublimál elég sok jég ahhoz, hogy a forgás annyira felgyorsuljon, hogy kialakulhasson a búgócsigaforma. Eredményeik szerint a Ryugu valószínűleg néhányszor tízezer évig aktív üstökös lehetett, majd a Naprendszer belső térségébe sodródott, ahol a magasabb hőmérséklet hatására elveszítette illékony anyagait, és kialakult a törmelékhalom-égitest.

Összességében vizsgálataik eredménye arra enged következtetni, hogy a magas szervesanyag-tartalmú, forgó, búgócsiga alakú égitestek, mint a Ryugu és a Bennu (a NASA OSIRIS-REx küldetésének célpontja) valójában az üstökösök és az aszteroidák közötti átmenetet jelentő objektumok (CATs, comet–asteroid transition objects), amelyek valaha ugyan aktív üstökösök voltak, de ma már megkülönböztethetetlenek a kisbolygóktól, legalábbis látványuk alapján. A folyamat további részleteinek tisztázását az említett két égitestről származó anyagminták további elemzésétől várják a szakemberek.