(486958) Arrokoth (2014 MU69)
Arrokoth to obiekt transneptunowy zakwalifikowany do klasycznych ciał Pasa Kuipera, znany jako cubewano. W styczniu 2019 roku stał się celem sondy kosmicznej New Horizons.
Odkrycie i nazwa
Obiekt Arrokoth został zidentyfikowany przez Marca Buie 26 czerwca 2014 roku podczas testowego poszukiwania nowego celu dla sondy New Horizons, prowadzonego przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST). W ramach tego badania zrobiono około 200 zdjęć fragmentu nieba w konstelacji Strzelca. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych metod obróbki obrazu udało się dostrzec obiekt, który tymczasowo oznaczono jako 2014 MU69, eliminując światło gwiazd tła.
Obiekt otrzymał stały numer 486958. Zespół misji New Horizons nieformalnie nazywał go „PT1” (Potencjalny Cel 1). W ramach konkursu organizowanego przez Instytut SETI oraz NASA, spośród 34 tysięcy zgłoszeń, wybrano tymczasową nazwę Ultima Thule, co oznacza „krańcowy świat”. Nazwa ta miała być używana w kontekście przelotu sondy obok planetoidy, który miał miejsce 1 stycznia 2019 roku.
Po uzyskaniu zgody od starszyzny plemienia Powatanów, zespół misji New Horizons zaproponował nazwę Arrokoth, co w języku algonkiańskim oznacza „niebo”. Nazwa ta została zaakceptowana przez Międzynarodową Unię Astronomiczną.
Orbita
Arrokoth porusza się po orbicie, która ma kształt bliski okręgowi i jest minimalnie odchylona od ekliptyki.
Właściwości fizyczne
Obiekt Arrokoth jest podwójnym ciałem kontaktowym, składającym się z dwóch złączonych brył o łącznej długości około 31 km; ich średnice wynoszą 19 km i 14 km. Zespół misji New Horizons nadał większej bryle nazwę Ultima, a mniejszej – Thule. Zdjęcia wykonane przez sondę 10 minut po największym zbliżeniu wskazują, że oba elementy mają stosunkowo płaską budowę. Większy przypomina kształtem naleśnik, podczas gdy mniejszy przypomina nadgryziony orzech. Największa zauważona depresja, o szerokości 8 km, została nazwana kraterem Maryland. Na powierzchni obiektu odkryto obecność lodu wodnego, metanolu oraz innych związków organicznych.
Okres obrotu Arrokotha wokół własnej osi wynosi 15 ± 1 godziny. Jego czerwone zabarwienie odpowiada przewidywaniom dla obiektów tej klasy w obrębie Pasa Kuipera. Wstępna analiza danych z sondy New Horizons sugeruje, że obiekt nie ma atmosfery, pierścieni ani księżyców o średnicy większej niż 1 mila. Kolor obu składników jest praktycznie identyczny.
Obserwowana wielkość gwiazdowa wynosi około 26,8m.
Arrokoth może być dobrze zachowanym, nigdy nie ogrzanym przez Słońce reliktem z czasów formowania się Układu Słonecznego. Jego niewielkie rozmiary mogą sugerować, że jest pozostałością po zderzeniach większych obiektów.
Masa i gęstość
Masa i gęstość Arrokotha pozostają nieznane. Nie można ich określić, ponieważ składniki obiektu nie krążą wokół siebie osobno, ale stykają się ze sobą. Obecność naturalnego satelity mogłaby pomóc w określeniu jego masy, jednak żaden nie został zaobserwowany. Zakładając, że oba płaty planetoidy są grawitacyjnie związane, ich wzajemna grawitacja musi przewyższać rozrywające siły odśrodkowe, co prowadzi do oszacowania bardzo niskiej gęstości, porównywalnej z gęstością komet, z minimalną wartością wynoszącą 0,29 g/cm³. Aby zachować kształt „szyi” obiektu, jego gęstość musi być mniejsza niż 1 g/cm³; w przeciwnym razie obszar ten zostałby zbyt mocno ściśnięty przez grawitację dwóch płatów, co mogłoby doprowadzić do zapadnięcia się całego obiektu w elipsoidę obrotową.
Formowanie
Uważa się, że Arrokoth pierwotnie składał się z dwóch obiektów, które obecnie tworzą części nazwane „Ultima” i „Thule”. Powstały one z wirującej chmury małych, lodowych ciał w czasie formowania się Układu Słonecznego, około 4,6 miliarda lat temu. Lodowe cząstki ulegały niestabilności strumieniowej, zwalniając przez opór aerodynamiczny w stosunku do otaczającego gazu i pyłu, co prowadziło do grawitacyjnego „zlewania się” w większe skupiska. Na podstawie różnorodnych kształtów dwóch płatów można wnioskować, że każdy z nich był prawdopodobnie pojedynczym obiektem, który narastał osobno. Po ich uformowaniu oba fragmenty krążyły po wspólnej orbicie. Uważa się, że obiekty wywodzą się z jednego źródła materiału, gdyż wydają się jednorodne pod względem albedo, koloru oraz składu. Górzysta topografia większego obiektu, Ultimy, sugeruje, że powstał on z połączenia mniejszych jednostek planetozymalnych przed złączeniem z Thule.
Choć nie jest do końca jasne, jak dwa składniki Arrokotha zostały spłaszczone w trakcie formowania, zespół New Horizons sugeruje, że mogły one szybko się obracać, co doprowadziło do ich spłaszczenia z powodu sił odśrodkowych. Z biegiem czasu prędkości obrotowe obu obiektów stopniowo spadały, gdyż regularnie zderzały się z mniejszymi ciałami, przenosząc na nie moment pędu. Utrata pędu spowodowała, że obiekty zbliżały się spiralnie, aż w końcu się zetknęły, a później stopiły, tworząc obecny, dwupłatowy kształt. Wygląd Arrokotha nie wskazuje na pęknięcia deformacyjne lub kompresyjne, co sugeruje, że składniki połączyły się bardzo powoli, z prędkością około 2 m/s. W wyniku tego połączenia mogło dojść do ścinania powierzchni i terenu.
Częstotliwość uderzeń, które mogłyby dotknąć Arrokotha w przeciągu co najmniej czterech miliardów lat, była niska z powodu stosunkowo małych prędkości obiektów w Pasie Kuipera. W takim czasie od momentu powstania szacuje się, że wpływ fotonów na rozpylanie lodu wodnego na powierzchni Arrokotha był minimalny; przez 4,5 miliarda lat ilość lodu wodnego utraconego w wyniku rozpylania mogłaby zmniejszyć rozmiar Arrokotha o 1 cm. Przy braku regularnych zdarzeń, które mogłyby prowadzić do powstawania kraterów oraz powodować zaburzenia orbity obiektu, kształt i wygląd Arrokotha pozostały praktycznie niezmienione od momentu połączenia się jego składników.
Cel sondy New Horizons
Obserwacje (486958) Arrokoth za pomocą HST w sierpniu 2014 roku potwierdziły, że New Horizons może przelecieć w jego pobliżu. Rozważano również dwa inne obiekty wykryte przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a: 2014 PN70 (PT3) oraz 2014 OS393 (PT2), przy czym szanse zbliżenia do nich oszacowano na 97% i 7%. Oba te obiekty są nieznacznie jaśniejsze od (486958) 2014 MU69, co sugeruje, że mogą być większe i potencjalnie bardziej interesujące pod względem naukowym.
28 sierpnia 2015 roku NASA ogłosiła, że to właśnie Arrokoth został wybrany jako cel dla sondy. Decyzję podjęto ze względu na mniejsze zużycie paliwa, które szacowano na około 1/3 tego, co pozostawało po przelocie obok Plutona. New Horizons przeleciała obok planetoidy 1 stycznia 2019 roku o godzinie 5:33 UTC, w odległości około 3500 km.
Przypisy
Bibliografia
S.A. Stern, H.A. Weaver, J.R. Spencer, C.B. Olkin i inni. Initial results from the New Horizons exploration of 2014 MU69, a small Kuiper Belt object. „Science”. 364 (6441), 2019-05-17. Nowy Jork: AAAS. DOI: 10.1126/science.aaw9771. ISSN 0036-8075. OCLC 1644869. (ang.)
Linki zewnętrzne
Hubert Siejkowski: New Horizons, Pluton i co dalej?. orion.pta.edu.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-11-29)].
Leonidas Papadopoulos: Hubble Discovers Two Potential KBO Targets for NASA’s New Horizons Spacecraft, Follows Up With Additional Search (ang.)
Maria Temming: One Year Until New Horizons (ang.)
Mike Wall: Hubble Telescope Spots Post-Pluto Targets for New Horizons Probe (ang.)
(486958) Arrokoth w bazie Minor Planet Center (ang.)