Áttörő felfedezés küszöbén áll az amerikai űrügynökség New Horizons űrszondája. A 2015 nyarán a Plútót felderítő űreszköz a New Scientist beszámolója szerint idén év elején különös dolgot észlelt: egyre több por került az egyik műszerébe, ami a kutatók szerint apró égitestek ütközéseiből keletkezhetett. A szemcsék egy eddig ismeretlen törmelékkorong jelenlétéről és a bolygórendszerünknek az eddig feltételezettől eltérő szerkezetéről árulkodhatnak.

A szonda most 8,8 milliárd kilométerre jár a Naptól, vagyis 59-szer messzebb, mint amilyen távolságban a bolygónk kering körülötte (a Nap-Föld átlagos távolsága 1 csillagászati egységnek felel meg). Ennek a régiónak már nem kellene túl izgalmasnak lennie, mert eddig úgy tűnt, hogy a Neptunusz pályája után kezdődő, jeges égitestekből és a Plútóhoz hasonló törpebolygókból felépülő Kuiper-öv a Naptól 50 csillagászati egység távolságban véget ér.

Ez két lehetőségét vet fel: a Kuiper-öv a vártnál kiterjedtebb, vagy létezik egy még távolabbi, Kuiper-öv 2.0 törmelékrégió is. „Ez egy folyamatban lévő detektívtörténet” – mondta a lapnak Alan Stern, a küldetést kezdetektől vezető bolygókutató. A szakemberek (köztük Horányi Mihály, a boulderi Coloradói Egyetem fizikusprofesszora) februárban számoltak be a szonda pordetektora által az utóbbi években gyűjtött adatokról, az Astrophysical Journal Letters folyóiratban közölt tanulmányukban.

A New Horizons 2006-ban indult el a Földről a bolygórendszert átszelő, történelmi utazására. A szonda egy évvel később elhaladt a Jupiter mellett, majd 2015 júliusában megérkezett a Plútóhoz, ahol egy meglepően aktív világra bukkant, és szimbolikusan befejezte a Naprendszer kezdeti felderítését. A törpebolygó és holdjainak meglátogatása után az űreszköz tovább száguldott, és 2019 januárjában megközelítette a hóemberre emlékeztető Arrokoth (kódnevén: MU69, becenevén Ultima Thule) bolygókezdeményt, a bármilyen űrszonda által valaha közelről vizsgált legtávolabbi objektumot.

Az Arrokoth egy érintkező kettős égitest, amelynek lebenyei egy alacsony sebességű ütközés során találkozhattak. „A felfedezés, hogy a Kuiper-övben sok objektum kettős égitest, teljesen átírta azt, hogy miként jönnek létre a bolygók magvai, az úgynevezett bolygókezdemények” – mondta Stern. A bolygókeletkezés folyamatába bepillantást engedő égitesttel történő találkozás után a kutatók földi távcsövekkel, mint a Hawaii-on található Subaru Teleszkóp, megpróbáltak még újabb, a szonda által elérhető célpontokat találni, de erőfeszítéseik nem jártak sikerrel.

A New Horizons így az Arrokoth óta többnyire hibernációban utazik, pordetektora viszont folyamatosan méri a bolygóközi szemcsék eloszlását. A NASA még messzebb járó Pioneer és Voyager szondáival ellentétben a Plútót felderítő űreszköz nem hagyta el a Naprendszer síkját, ahol a bolygók és a Kuiper-öv objektumainak nagy része található, vagyis adatai a bolygórendszer külső vidékének felfedezésre váró égitestjeiről is mesélnek a kutatóknak.

Két Kuiper-öv is lehet

Annak érdekében, hogy jobban megértsék a pordetektor méréseit, egy gépi tanulási algoritmussal újraelemezték a Subaru Teleszkóppal a klasszikus Kuiper-övön túli régióról gyűjtött adataikat. A tavaly márciusban, egy bolygókutatási konferencián ismertetett kezdeti eredményeik szerint 70 csillagászati egység távolságra jó néhány, eddig ismeretlen égitestet azonosítottak.

„Vártuk, hogy eljöjjön a Kuiper-szirt, ahol az objektumok sűrűsége meredeken lecsökken” – mondta Anne Verbiscer, a New Horizons küldetésen dolgozó szakember, de ez nem úgy következett be, ahogy várták. Bár tényleg kevesebb égitestre bukkantak a Kuiper-öv hagyományosan elfogadott, 50 csillagászati egységre található külső határától 60 csillagászati egységig, azon túl viszont a vártnál jóval többre. Verbiscer szerint ez egy második Kuiper-övről tanúskodhat.

Az, hogy a Kuiper-öv legtöbb objektuma 30-50 csillagászati egység között helyezkedik el, nem azt jelenti, hogy egyes égitestek ebből nem lógnak ki, amikor elnyújtott ellipszis pályájukon leginkább eltávolodnak a Naptól. A Makemake törpebolygó pályájának legmesszebbi pontja például 52 csillagászati egységre esik, és vannak olyan, Neptunuszon túli objektumoknak (TNO) nevezett égitestek, mint az Eris törpebolygó, amik szervesen nem részei a Kuiper-övnek, és akár 100 csillagászati egységig is elmerészkednek.

Ha a kutatók által a 60-80 csillagászati egységre elhelyezkedő régióban most felfedezett égitestek tényleg léteznek, és valóban egy második Kuiper-öv tagjai, az hatalmas felfedezés lenne. Pedro Bernardinelli, a seattle-i Washingtoni Egyetem csillagásza szerint „ez arra késztetne bennünket, hogy újragondoljuk a Neptunuszon túli régió ma megfigyelt jellemzőit és a bolygókeletkezés folyamatát”.

Erre példaként azt hozta fel, hogy manapság a Kuiper-öv külső határát azzal magyarázzák a kutatók, hogy valamikor a Naprendszer hajnalán egy csillag közel került a Naphoz, és a távolabbi objektumokat kijjebb söpörte. Ha a Kuiper-öv nem ér véget 50 csillagászati egységnél, akkor lehet, hogy ez mégsem történt meg. A szakember ugyanakkor egyelőre óvatosságra int, mivel a New Horizons kutatóinak eredményei még nem mentek át szakmai bírálaton, és korábbi felmérések nem sok mindent találtak a 60 csillagászati egységen túli régióban.

Az egyik lehetséges magyarázat, hogy a Kuiper-öv kiterjedtebb a New Horizons pályájának irányába, de Stern szerint egész egyszerűen az is lehet, hogy „mások nem vették észre” az általuk felfedezett objektumokat. A szonda vezető kutatója nem ért teljesen egyet Bernardinellivel, mivel szerinte születtek az elmúlt 10 évben olyan tanulmányok, amelyek az eredményeikkel egy irányba mutatnak. Bernardinelli azt állítja, hogy ha sikerül is megerősíteni a Sternék által talált égitestek létét, több információt kellene gyűjteni ezekről az objektumokról ahhoz, hogy kiderüljön, tényleg elkülönülő régiót alkotnak-e.

Ehhez elsősorban azt kellene kideríteni, hogy a 60 csillagászati egységnél messzebb keringő égitestek rezonanciában állnak-e a Neptunusszal, vagyis hogy folytonosan hatást gyakorol-e rájuk a gázóriás gravitációja. „Ez azért fontos, mert ha a távoli égitestek teljesen rezonánsak, az azt jelentené, hogy valószínűleg vándorló égitestek, amelyek közelebbi régiókban születtek meg” – mondta Wes Fraser, a kanadai Herzberg Csillagászati Intézet kutatója. Ebben az esetben állítani kellene a Naprendszer keletkezési modelljeinken, de nem kellene teljesen újraírni őket.

A rés, ami mindent átírhat

Ha viszont az égitestek nem rezonánsak, az átírhatja a bolygórendszerünkről alkotott képünket. „Egy 70 csillagászati egység körül elhelyezkedő öv a Naprendszerünket jóval hasonlóbbá tenné más csillagok bolygórendszereihez és a bennük megfigyelt törmelékkorongok méretéhez” – mondta Fraser, aki szerint ez adja a felfedezésük igazi jelentőségét. Ebben az esetben a Neptunusz pályáján túl kezdődő Kuiper-öv 50 csillagászati egységig tartana, lenne utána egy 10 csillagászati egységnyi, szinte üres rés, majd egy újabb, jeges objektumokból álló öv következne.

A rés vizsgálata elárulhatja, hogy szerkezetében mennyire hasonlít a Naprendszer más csillagok körüli bolygórendszerekhez. Más, a mienkénél fiatalabb bolygórendszerekben is sokszor látszanak hasonló rések a csillagtól nagyjából 100 csillagászati egység távolságban, így ha tényleg van ilyen nálunk is, akkor ezeknek a távoli bolygórendszereknek a tanulmányozása a Naprendszerünk történetét is új megvilágításba helyezheti, mondta Verbiscer. Hasonló régiók ismertek már a Naprendszerben, például ilyenek a Kirkwood-rések a Mars és Jupiter közötti fő kisbolygóövben, amiket a Jupiter aszteroidákra gyakorolt gravitációs hatása hozott létre.

„A Kuiper-öv egy kirakós játék” – mondta Verbiscer, aki szerint „csak össze kell raknunk a darabkákat”. Ebben még bőven juthat feladat a New Horizonsnak, miután tavaly ősszel a NASA az évtized végéig meghosszabbította a küldetést. Stern és kollégái még arról sem tettek le, hogy az űrszonda egy újabb égitestet megközelítsen.

Ennek megtalálásához a jövőre szolgálatba álló chilei Vera Rubin Obszervatóriumot és a 2027-ben induló Nancy Grace Roman űrteleszkópot szeretnék majd használni. Mivel a szonda folyamatosan távolodik a Naptól, ennek van egy idővel való versenyfutás jellege, de Carly Howett, az Oxfordi Egyetem kutatója szerint „a gépi tanulás, a mesterséges intelligencia és a számítási kapacitás exponenciálisan fejlődik”, ami sokat segít nekik a törmelékrégió felkutatásában.

„Az űrszonda tökéletes egészségnek örvend, van elég energia a nukleáris áramforrásában, és a kommunikációs távolságot is át tudja hidalni ahhoz, hogy kb. 2050-ig működhessen” – mondta Stern. A New Horizons így a Voyager–1 és Voyager–2 után a harmadik szonda lehet, amely kijut a csillagközi térbe, és adatokat küld onnan.