مشاهدات اخیر با استفاده از دوربین فوق‌العاده گسترده تلسکوپ سوبارو نشان می‌دهد که ممکن است در کمربند کویپر، فراتر از آنچه تاکنون کشف شده، جمعیتی از اجسام کوچک نجومی وجود داشته باشد که هنوز شناسایی نشده‌اند.
به گفته کارشناسان، این یافته‌ها برای درک بهتر از چگونگی تشکیل منظومه شمسی بسیار مهم هستند.
این تحقیق از طریق همکاری بین‌المللی بین تلسکوپ سوبارو و فضاپیمای نیو هورایزنز که در حال عبور از منظومه شمسی بیرونی است، ممکن شد.
عبور نیو هورایزنز از کمربند کویپر
فضاپیمای نیو هورایزنز ناسا در سال 2006 به منظور مشاهده نزدیک از سطوح اجرام منظومه شمسی بیرونی برای اولین بار در تاریخ ما به فضا پرتاب شد. این فضاپیما با موفقیت از سیستم پلوتو (2015) عبور کرد و سپس در سال 2019 از یکی از اجرام کمربند کویپر به نام (486958) آروکوت گذشت.
اگرچه چهار فضاپیمای دیگر نیز به منظومه شمسی بیرونی پرواز کرده‌اند، اما نیو هورایزنز تنها فضاپیمایی است که از کمربند کویپر عبور کرده است.
مشاهده اجرام در کمربند کویپر
هنگام مشاهده اجرام کمربند کویپر از زمین، تنها می‌توانیم آنها را در زوایای کوچک فاز خورشیدی (زاویه بین خورشید، جسم و ناظر) مشاهده کنیم.
اما وقتی یک جسم در منظومه شمسی بیرونی را از یک فضاپیما در کمربند کویپر مشاهده می‌کنیم، این اجرام می‌توانند در زوایای فاز مختلف مشاهده شوند و ویژگی‌های بازتابی آنها را می‌توان برای تخمین خواص سطحی‌شان مورد استفاده قرار داد.
با این حال، دوربین فضاپیمای نیو هورایزنز میدان دید باریکی دارد و نمی‌تواند به تنهایی اجرام کمربند کویپر را پیدا کند.
خوشبختانه، تلسکوپ سوبارو می‌تواند با استفاده از دوربین وسیع‌الزاویه خود انواع مختلفی از اجرام کمربند کویپر را کشف کند و سپس مجموعه‌ای از اجرام را که فضاپیما می‌تواند از کنارشان عبور کند و آنها را بررسی کند، محدود کند.
نیو هورایزنز و تلسکوپ سوبارو
همکاری بین فضاپیمای نیو هورایزنز و تلسکوپ سوبارو در سال 2004 آغاز شد.
در طول مشاهدات 2004-2005 با دوربین فوکوس اصلی تلسکوپ سوبارو (سوپریم-کم)، تراز مداری بین پلوتو و فضاپیما باعث شد که بخشی از مرکز کهکشان راه شیری در پس‌زمینه منطقه جستجوی اجرام کمربند کویپر ظاهر شود.
اگرچه جستجو برای اجرام منظومه شمسی با داشتن چندین ستاره در پس‌زمینه بسیار دشوار بود، دانشمندان توانستند 24 جرم از کمربند کویپر را شناسایی کنند.
متأسفانه اجرام کمربند کویپر که تاکنون کشف شده‌اند نیاز به سوخت زیادی دارند تا نیو هورایزنز بتواند از کنارشان عبور کند، اما ممکن است اجرام جدیدی که در فاصله‌های بیشتر قرار دارند، در محدوده سوخت موجود فضاپیما قرار بگیرند.
در سال 2020، مشاهدات عمیق‌تری با هایپر سوپریم-کم (HSC) بر روی تلسکوپ سوبارو آغاز شد و تا سال 2023، 239 جرم از کمربند کویپر کشف شد.
فومی یوشیدا، یکی از اعضای تیم و دانشمند دانشگاه علوم بهداشتی حرفه‌ای و محیط زیست و مرکز تحقیقات اکتشاف سیارات در موسسه فناوری چیبا، گفت: “هیجان‌انگیزترین بخش مشاهدات HSC کشف 11 جسم در فاصله‌ای فراتر از کمربند کویپر شناخته شده بود.”
کشف غیرمنتظره اجسام مرموز
تعداد زیادی از اجسام کشف شده با HSC در فاصله‌ای بین 30 تا 55 واحد نجومی (au) از خورشید قرار دارند (یک واحد نجومی معادل فاصله بین خورشید و زمین است) و به نظر می‌رسد که به کمربند کویپر شناخته شده تعلق دارند.
با این حال، کارشناسان انتظار نداشتند که چیزی شبیه به یک خوشه از اجسام در منطقه 70-90 واحد نجومی و یک دره بین 55 و 70 واحد نجومی کشف کنند که در آن تنها تعداد کمی از اجسام توزیع شده‌اند.
آیا جمعیت جدیدی از اجرام کمربند کویپر در فاصله 70-90 واحد نجومی وجود دارد؟ “اگر این موضوع تأیید شود، یک کشف بزرگ خواهد بود. سحابی اولیه خورشیدی بسیار بزرگ‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد بوده است و این ممکن است تأثیرات زیادی در مطالعه فرآیند تشکیل سیارات در منظومه شمسی ما داشته باشد.” یوشیدا توضیح داد.
آلن استرن، محقق اصلی مأموریت نیو هورایزنز افزود: “این یک کشف انقلابی است که چیزی غیرمنتظره، جدید و هیجان‌انگیز را در دوردست‌های منظومه شمسی نشان می‌دهد؛ این کشف احتمالاً بدون قابلیت‌های کلاس جهانی رصدخانه سوبارو ممکن نمی‌شد.”
درک تشکیل منظومه شمسی
برای تعیین مدار دقیق این اجسام، دانشمندان به مشاهدات با HSC ادامه می‌دهند.
یوشیدا گفت: “فکر می‌کنم کشف اجسام دوردست و تعیین توزیع مداری آنها به عنوان یک قدم مهم برای درک تاریخچه تشکیل منظومه شمسی، مقایسه آن با سیستم‌های سیارات فراخورشیدی و درک فرآیند تشکیل سیارات جهانی اهمیت دارد.”
نیو هورایزنز در حال حاضر در حال سفر به سمت دوردست‌تر است و در فاصله‌ای حدود 60 واحد نجومی از خورشید قرار دارد و امیدوار است که اجسام دوردست بیشتری را کشف کند.
یافته‌ها در دو مقاله در ژورنال علوم سیارات منتشر خواهند شد و در حال حاضر بر روی سرور پیش‌چاپ arXiv موجود هستند.
