Gökbilimciler ilk kez Hubble ve Webb’den gelen gözlemleri birleştirerek, Neptün’ün yörüngesinin çok ötesinde Güneş’in etrafında hareket eden minik cisimler olan Neptün ötesi cisimleri (TNO’lar) incelediler. Araştırmacılar daha önce bilinmeyen 27 cisim keşfettiler, ancak bulguları beklenmedik bir bilmeceyi ortaya çıkardı. Küçük cisimlerin sayısı bazı teorilerin tahmin ettiğinden daha azdı ve renkleri aynı uzak bölgelerdeki çok daha büyük cisimlerin renklerine çok benziyordu.

Bu donmuş kalıntılar, sonunda gezegenlere dönüşen maddeleri incelemek için nadir bir fırsat sunuyor. Çoğu, çıplak gözle görülebilen cisimlerden 100 milyon kat daha sönük parladıkları için tespit edilmesi son derece zordur. Astronomical Journal’da yayınlanan iki ilgili çalışma , yeni tanımlanan cisimleri inceleyerek boyutları, bileşimleri ve eski tarihleri ​​hakkında daha fazla bilgi edinmeyi amaçladı.

Güneş Sisteminin Antik Yapı Taşları

Bilim insanları, gezegenlerin oluşumunun, genç Güneş’in yörüngesinde dönen minik toz ve çakıl parçacıklarının yavaş yavaş bir araya gelerek daha büyük cisimler oluşturmasıyla başladığına inanıyor. Zamanla, bu maddeler yaklaşık olarak şehir büyüklüğünde nesneler oluşturdu ve bunlara “gezegenimsi cisimler” deniyor. Bu erken yapı taşları sonunda birleşerek bugün gördüğümüz gezegenleri yarattı.

Ancak, bu son büyüme aşaması Neptün’ün ötesindeki birçok cisim için gerçekleşmedi. Tam boyutlu gezegenlere dönüşmek yerine, sayısız daha küçük cisim varlığını sürdürdü ve güneş sisteminin en erken oluşum dönemine dair kanıtları korudu.

Bu uzak hayatta kalanları araştırmak için, Kanada Ulusal Araştırma Konseyi’nin rehberliğinde çalışan Victoria Üniversitesi’ndeki doktora adaylarının liderliğindeki araştırma ekipleri ve Flagstaff’taki Kuzey Arizona Üniversitesi, Neptün ötesi cisimlerin bugüne kadarki en kapsamlı araştırmasını gerçekleştirdi. Her iki uzay teleskobu da gökyüzünün aynı bölgesini eş zamanlı olarak gözlemledi; Hubble görünür ışığı, Webb ise kızılötesi ışığı topladı.

Gökbilimciler bu gözlemleri birleştirerek cisimlerin renklerini inceleyebilir, boyutlarını tahmin edebilir ve Güneş etrafındaki yörüngelerini belirleyebilirler. Renkleri özellikle değerlidir çünkü tıpkı bir cismin kimliğini ve tarihini ortaya çıkaran parmak izleri gibi, yüzeylerinin kimyasal bileşimi hakkında ipuçları verirler.

Uzak Buzlu Dünyaların İki Popülasyonu

Araştırmacılar, dinamik olarak “soğuk” ve dinamik olarak “sıcak” TNO’lar olarak bilinen Neptün ötesi cisimlerin iki farklı popülasyonuna odaklandılar. Bu tanımlamalar, sıcaklıklarından ziyade yörünge davranışlarına atıfta bulunmaktadır.

Soğuk cisimler büyük ölçüde ilk oluştukları bölgelerde kalmışlardır. Güneş etrafında nispeten dairesel yörüngeler izlerler ve güneş sistemindeki gezegenlerin çoğunun yörünge düzlemine yakın kalırlar.

Sıcak cisimler çok daha çalkantılı bir tarihe sahiptir. Başlangıçta Uranüs ve Neptün’ün günümüzdeki yörüngeleri arasında oluşmuşlardır, ancak güneş sisteminin gelişiminin başlarında dev gezegenler konum değiştirdikçe dışarıya doğru dağılmışlardır. Mevcut yörüngeleri çok daha uzundur ve güneş sisteminin ana yörünge düzleminin üstünde ve altında hareket ederler.

Bu son derece farklı geçmişlere rağmen, iki popülasyon beklenmedik bir benzerlik ortaya koydu. En küçük nesnelerin bile, daha büyük muadillerine benzeyen yüzey özelliklerini koruduğu görülüyor.

Minik Dünyalar Kadim Kökenlerini Koruyor

Gözlemlerden önce bilim insanları, daha küçük TNO’ların milyarlarca yıl boyunca tekrarlanan çarpışmaların açık kanıtlarını göstereceğinden şüpheleniyorlardı. Çarpışmalar, cisimleri parçalayarak yeni malzeme açığa çıkarabilir ve potansiyel olarak yüzey bileşimlerini ve renklerini değiştirebilirdi.

Bunun yerine, yeni keşfedilen nesneler, daha büyük TNO’lar arasında görülen genel renk ilişkilerini sergiledi. Bu, çarpışmaların yüzeylerini beklenenden çok daha az değiştirmiş olabileceğini düşündürmektedir.

Olasılıklardan biri, bu cisimlerin gökbilimcilerin daha önce varsaydığından daha az çarpışmaya maruz kalmış olmasıdır. Bir diğeri ise, yüzeylerinin çarpışmalardan sonra bile orijinal bileşimlerini bir şekilde korumuş olmasıdır. Araştırmacılar henüz hangi açıklamanın doğru olduğunu belirleyemediler.

“Şöyle bir senaryo hayal edebilirsiniz: Çarpma ve parçalanma sonucu yüzey bileşimi değişir ve daha büyük kardeşlerine kıyasla minik TNO’ların yüzey rengi farklı olur. Dolayısıyla, en küçük nesnelerin bir şekilde nasıl yapıldıklarının tarihini ‘hatırlayıp’ koruması gerçekten büyüleyici,” diyor renk ve bileşim üzerine yapılan çalışmayı yöneten Kuzey Arizona Üniversitesi doktora adayı Anastasia Morgan.

“Bu dinamik olarak ‘sıcak’ TNO’lar, yörüngeleri o zamandan beri karışmış olsa bile, doğdukları yerin izini koruyorlar,” diyor Kuzey Arizona Üniversitesi’nden ortak yazar David Trilling.

Gözlemler, hem sıcak hem de soğuk TNO’ların oluşumlarıyla bağlantılı renk desenlerini koruduğunu ve güneş sisteminin başlangıcından bu yana şaşırtıcı derecede az bir değişiklik gösterdiğini ortaya koymaktadır. Bu eski nesneler bu nedenle, ilk şekillendikleri ortamlar hakkında önemli bilgiler saklıyor olabilirler.

Webb Beklenenden Daha Az Minik Dünya Buldu

James Webb Uzay Teleskobu da bulmacanın bir diğer önemli parçasını ortaya koydu. Gözlemleri, bilim insanlarının farklı boyutlarda kaç nesnenin var olduğunu incelemelerine olanak tanıyarak, iki popülasyon arasında beklenmedik bir benzerliği ortaya çıkardı.

Güneş sisteminin erken dönemlerinde sıcak ve soğuk TNO’lar farklı bölgelerde oluşmuş olsalar da, genel boyut dağılımları oldukça benzerdi. Bu durum, gezegenimsi cisimlerin oluşumundan sorumlu süreçlerin farklı ortamlarda büyük ölçüde aynı şekilde işlemiş olabileceğini düşündürmektedir.

“Gezegencik oluşum sürecinin, erken güneş sisteminin farklı bölgelerinde oluşmalarına rağmen, hem soğuk hem de sıcak popülasyonlar için aynı boyut dağılımını üretmesi çok ilginç. Bu süreç, disk koşullarına duyarsız görünüyor ve diskin sıcak veya soğuk, yoğun veya kabarık olmasına bakılmaksızın benzer gezegencik boyutları üretiyor,” diyor boyut dağılımı üzerine yapılan çalışmayı yöneten Victoria Üniversitesi doktora adayı Marielle Eduardo.

Araştırmacılar ayrıca, mevcut bazı gezegen oluşum modellerinin tahminleriyle karşılaştırıldığında, çok küçük TNO’ların şaşırtıcı derecede az olduğunu tespit ettiler. Daha az nesnenin tespit edilmesinin nedenini anlamak, bilim insanlarının güneş sisteminin orijinal yapı taşlarının nasıl geliştiğine dair açıklamalarını iyileştirmelerine yardımcı olabilir.

Webb teleskobunun olağanüstü hassasiyeti, son derece sönük 27 cismin keşfedilmesini mümkün kıldı. Bunlardan biri o kadar sönüktü ki, onu tespit etmek, Dünya’da durup Ay’da küçük bir ateşböceği sürüsü görmekle eşdeğerdi.

Ölçülen en küçük cismin çapı sadece 3 mil (5 kilometre) idi; bu da onu, yerdeki en hassas teleskoplarla bile tespit edilebilen cisimlerden yaklaşık beş kat daha küçük yapıyor.

Hubble ve Webb, Gezegen Oluşumuna Dair Yeni İpuçları Ortaya Çıkardı

Bu keşifler, NASA’nın iki güçlü uzay gözlemevinin birbirini tamamlayıcı yeteneklerine bağlıydı. Hubble’ın görünür ışığı algılama yeteneği ve Webb’in kızılötesi ışığa duyarlılığı, bilim insanlarına uzak cisimler hakkında, her iki teleskobun tek başına sağlayabileceğinden daha eksiksiz bir resim verdi.

Bu teleskoplar birlikte, güneş sisteminin eski kalıntılarından oluşan ve büyük ölçüde keşfedilmemiş bir popülasyona yeni bir pencere açtı. Şaşırtıcı benzerlikleri, korunmuş yüzey özellikleri ve beklenmedik sayıları, milyarlarca yıl önce gezegenleri şekillendiren süreçler hakkında önemli ipuçları sunuyor.