Az emberiség 2017-ben észlelt először olyan objektumot, amely a csillagközi térből érkezett a Naprendszerbe. Amikor a 11/’Oumuamua megközelítette a Napot, látszólag nem úgy viselkedett, mint a megszokott üstökösök, ennek ellenére mérhető gyorsulást mutatott, amit viszont gravitációs hatásokkal nem lehetett megmagyarázni. A csillagközi látogató szokatlan jellemzőire több hipotézis született, köztük az, hogy az égitest egy hidrogén- vagy nitrogénjéghegy lehet, amely egy másik naprendszer külső vidékein keletkezett.

A legnagyobb figyelmet mégsem ez, hanem a Harvard Egyetem csillagászati tanszékének excentrikus professzora, Avi Loeb által megfogalmazott felvetés kapta, miszerint az égitest valójában egy mesterséges eredetű objektum. Loeb, aki az 'Oumuamua felfedezése előtt egy évvel indult, napvitorlás csillagközi űrszondák kifejlesztését célzó Breakthrough Starshot projekt vezető tanácsadója, tanulmányokban és könyvében is azt állította: az objektum furcsaságai arra utalnak, hogy az egykor egy napvitorlás lehetett. 2019-ben más szakemberek a meglévő bizonyítékok összesítése alapján arra jutottak, hogy az ’Oumuamua természetes eredetű.

Jennifer Bergner, a Kaliforniai Egyetem (Berkeley) és Darryl Seligman, a Cornell Egyetem kutatójának szerdán, a Nature-ben közölt tanulmánya szerint az ’Oumuamua felgyorsulásáért a jégraktáraiból kiszökő hidrogén felelt. A kutatók modellje az első, amely képes lehet megmagyarázni az égitest szokatlan jellemzőit, és arra utal, hogy az nagy vonalakban a naprendszerünk üstököseihez hasonló, egykor jeges bolygókezdemény lehet. Az elmúlt évtizedekben több űrszonda is meglátogatott üstökösöket, a NASA New Horizons szondája pedig 2019-ben elhaladt egy Neptunuszon túli, évmilliárdokon át szinte változatlan állapotban fennmaradó bolygókezdemény, az Arrokoth mellett.

A tanulmányt a Nature-nek kommentáló olasz csillagász, Marco Micheli a modellt meggyőzőnek látja, és kiemeli, hogy ha a kutatóknak igazuk van, a leírt mechanizmusok hatásai észlelhetők lehetnek hasonló méretű, a saját naprendszerünkből származó üstökösökön is. A földközeli objektumok vizsgálatával foglalkozó Micheli abban látja az áttörést, hogy a kutatók milyen folyamattal magyarázzák meg a hidrogén létrejöttét. Az szerinte egybevág ezeknek a titokzatos csillagközi objektumoknak a keletkezéséről jelenleg alkotott képünkkel, és semmilyen egzotikus anyag jelenlétét nem igényli.

Miért jobb az új modell, mint az eddigiek?

Az ʻOumuamuát Robert Weryk kanadai csillagász fedezte fel a Hawaiin található Pan-STARRS teleszkóppal 2017. október 19-én, 40 nappal azután, hogy az égitest a Merkúrnál is közelebb járt a Naphoz. Az első észlelésekor a Földtől 33 millió kilométerre található, már a Naprendszerből kifelé tartó objektumot a Pan-STARRS mellett többek közt az Európai Déli Obszervatórium (ESO) chilei Nagyon Nagy Teleszkópja (VLT), a hawaii Keck Obszervatórium, valamint a Hubble és Spitzer űrtávcsövek figyelték meg a következő négy hónapban. Ezután már olyan halvány lett, hogy a legjobb teleszkópok sem voltak képesek észlelni.

Az így összegyűjtött megfigyelések egy extrém lapos, nagyjából 115 x 111 x 19 méteres, parányi objektumot tártak fel, amit látszólag nem vett körül üstökösöknél megszokott, porból, jégszemcsékből és különböző gázokból álló kóma. Az ʻOumuamua a sebessége alapján nem a Naphoz legközelebbi csillagoktól indult el, de túlságosan távolról sem érkezhetett, mert kevesebb mint 100 millió éve utazik a világűrben. Az ʻOumuamua útját a Naptól a Föld-Nap távolság 2,8-szorosáig követő mérések emellett az égitest enyhe, nem gravitációs hatásokhoz köthető gyorsulását tárták fel.

A kutatók által javasolt modell alapján az ’Oumuamua egy vízben gazdag, jeges bolygókezdemény, amely kilökődött abból a naprendszerből, ahol keletkezett, és a csillagközi térben történő utazása alatt a kozmikus sugárzás jelentős hatást gyakorolt rá. Emiatt az égitesten található vízjégben molekuláris hidrogén keletkezett, ami fokozatosan kiszabadult, miközben az ’Oumuamua a Napot közelítette.

Azt állítják, a modelljükhöz nem szükséges, hogy az égitest speciális körülmények között keletkezzen, de a gyorsulása mellett megmagyarázza azt is, hogy miért hasonlít a felszíne a naprendszerbeli üstökösökhöz. Hipotézisük azt is megoldja Bergner és Seligman szerint, hogy miért nem észleltek az égitestet körülvevő gázokat a mérések során, a hidrogénmolekulákat ugyanis nem tudták volna kimutatni az elvégzett optikai, infravörös vagy mikrohullámú spektroszkópikus mérések, mert nem voltak ehhez elég érzékenyek.

Naprendszerbeli üstökösök megfigyelésével tesztelhető a modell

Bergner és Seligman szerint korábbi kísérletek igazolták a világűrben jellemzőhöz hasonló körülmények között, hogy a sugárzásnak kitett vízmolekulákból hatékonyan tudnak hidrogénmolekulák keletkezni, attól függetlenül, hogy a víz kőzetekbe zárt formában, vagy más illékony anyagokkal keverten van-e jelen.

A kutatók tanulmányukban megmutatták, hogy ha az ’Oumuamua nagyjából egy üstököshöz hasonló égitest, elegendő jég lehetett közvetlenül a felszíne alatt, és az elég nagy, néhány tíz százalékos hatékonysággal alakulhatott át évmilliók alatt hidrogénné, hogy a megfigyelt gyorsuláshoz szükséges mennyiségű gáz ki tudjon szabadulni belőle. Ehhez ugyanakkor még egy dolog kellett: hogy felszín alatti rétegei elegendően fel tudjanak melegedni ahhoz, hogy a Nap megközelítésekor a hidrogén kijuthasson a felszín alól.

Korábbi kísérletek alapján az üstökös felső 0,5–8 méteréből már -258 Celsius-fokos hőmérsékleten elkezdhet szivárogni a hidrogén, ha pedig a felszín -150 Celsius-fokra melegszik, amire a Naptól a Nap és Föld közötti távolság 3-szorosán belül van lehetőség, még a víz is elkezdhet szublimálni. Ha valamiért nem raktározódna elegendő hidrogén az üstökös felszínéhez közeli néhány méterben, a kutatók szerint ez akár a megfigyelt gyorsulás 50 százalékát is megmagyarázhatja.

A vízmolekulák hidrogénmolekulákká alakulására utaló modelljük minden jeges égitestre érvényes lehet, ha azokat elég erős kozmikus sugárzás éri. Különösen igaz ez a Naprendszer legkülső részén, csillagközi térben elhelyezkedő Oort-felhő üstököseire, amiket nem véd a kozmikus sugárzástól a Nap töltöttrészecske-buborékja, a helioszféra.

De ha az ’Oumuamua tényleg csak egy üstökös, miért nem figyeltek meg eddig hasonló gyorsulást a csillagászok a naprendszerbeli üstökösöknél? Bergner és Seligman azt állítja, a kulcs az égitest méretében keresendő. Az ’Oumuamua legalább 10-szer kisebb, mint egy átlagos üstökös, miközben a modelljük által leírt folyamatok csak az égitest felszínközeli rétegeiben mehetnek végbe. Emiatt a hidrogén felszabadulásának egy nagyobb és masszívabb égitestből elenyésző pályamódosító hatása lenne.

Vagyis annak az oka, hogy észlelni tudtuk az ’Oumuamua gyorsulását, a kis méretében keresendő. Ez azt is jelenti, hogy amennyiben hasonló nagyságú, hosszúperiódusú (azaz az Oort-felhőből származó vagy csillagközi) üstökös közelíti meg a Napot, ugyanilyen gyorsulást kellene észlelni a modell szerint.

Egy ilyen üstökös esetén a felszín alól szivárgó hidrogén hatását és az általa létrehozott kómát már a Naptól jelentős távolságokban is lehetne észlelni a jövőre elkészülő chilei Vera Rubin (LSST) obszervatórium segítségével. Ha sikerül a következő években és évtizedekben ilyeneket találni, akkor azok az égitestek az ’Oumuamua eredetéről is árulkodhatnak majd.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: