Haumea ir Makemake astronomijoje
Didžiulėje Saulės sistemos erdvėje yra mažų pasaulių, kurie klajoja toli už Neptūno orbitos. Šie pasauliai nėra tokie gerai žinomi kaip didesnės planetos, tokios kaip Jupiteris ar Saturnas, tačiau jie turi svarbių užuominų apie ankstyvąją Saulės sistemos formavimosi istoriją. Du iš jų yra Haumea ir Makemake, kurios priskiriamos nykštukinėms planetoms. Nepaisant santykinai mažo dydžio, abu jie tapo šiuolaikinės astronomijos tyrimų objektais dėl savo unikalių fizinių savybių, ekstremalių orbitų ir vaidmens suprantant dangaus objektų populiaciją Kuiperio juostos regione.
Nykštukinės planetos ir Kuiperio juostos kontekstas
Terminas „nykštukinė planeta“ išpopuliarėjo po 2006 m. Tarptautinės astronomijos sąjungos (IAU) sprendimo, kuris taip pat pakeitė Plutono statusą. Paprastai tariant, nykštukinė planeta yra dangaus kūnas, skriejantis aplink Saulę, pakankamai masyvus, kad būtų beveik sferinis (hidrostatinėje pusiausvyroje), bet „neišvalantis“ savo orbitinės aplinkos nuo kitų objektų. Haumea ir Makemakė yra Kuiperio juostoje – regione, kuriame yra tūkstančiai apledėjusių ir uolėtų objektų, likusių nuo Saulės sistemos susidarymo prieš maždaug 4,6 milijardo metų.
Koiperio juosta veikia kaip „kosminis archyvas“. Kadangi ji yra taip toli nuo Saulės, joje esantys objektai išliko santykinai nepakitę, palyginti su medžiaga, esančia arčiau Saulės. Norint suprasti Haumea ir Makemake planetas, reikia atsekti planetų formavimosi istoriją, milžiniškų planetų orbitines migracijas ir susidūrimų dinamiką, kuri formavo išorinės Saulės sistemos struktūrą.
Haumea: unikalios formos nykštukinė planeta
Haumėja yra viena neįprasčiausių žinomų nykštukinių planetų. Ji buvo atrasta XXI a. pradžioje (paskelbus apie atradimą, astronomų bendruomenėje kilo diskusijos) ir vėliau pavadinta Haumėja, Havajų vaisingumo ir gimdymo deivės garbei. Šis pavadinimas buvo pasirinktas dėl Haumėjos produktyvumo – žinoma, kad ji turi palydovų ir fragmentų šeimą, kuri, kaip manoma, atsirado dėl smūgių.
Ryškiausias Haumea bruožas yra jos forma. Skirtingai nuo daugumos nykštukinių planetų, kurios paprastai yra apvalios, Haumea yra regbio kamuolio arba pailgo elipsoido formos. Ši ekstremali forma pirmiausia atsiranda dėl itin greito sukimosi. Haumea sukasi greičiau nei kitos nykštukinės planetos, todėl išcentrinė jėga verčia ją kai kuriose vietose „išsipūsti“, o kitose – pailgėti. Astronomijoje šis reiškinys yra pavyzdys, kaip sukimasis gali paveikti dangaus kūno formos pusiausvyrą.
Be savo formos, Haumea taip pat žinoma dėl žiedų – savybių, kurios paprastai siejamos su milžiniškomis planetomis, tokiomis kaip Saturnas. Žiedų atradimas Haumea planetoje buvo staigmena, nes tai rodo, kad žiedų sistemos nėra būdingos tik didelėms planetoms. Šie žiedai greičiausiai susidarė iš medžiagos, išmestos susidūrimų ar dinaminio aktyvumo aplink Haumea planetą metu, nors tikslus mechanizmas dar nenustatytas.
Palydovai ir „Haumea šeima“
Haumea turi bent du žinomus palydovus – Hiʻiaką ir Namaką. Šių palydovų buvimas leidžia astronomams apskaičiuoti Haumea masę ir įvertinti jos sudėtį. Remiantis masės ir dydžio matavimais, manoma, kad Haumea sudėtyje yra santykinai daug uolienų, palyginti su kai kuriais kitais Kuiperio juostos objektais, tačiau jos išorinį paviršių, atrodo, daugiausia sudaro vandens ledas.
Kitas labai įdomus atradimas – Koiperio juostoje egzistuojanti objektų grupė, kurios orbitos ir spektrinės charakteristikos panašios į Haumea asteroido. Ši grupė dažnai vadinama „Haumea šeima“, panašiai kaip asteroidų šeimos asteroidų juostoje. Pagrindinė hipotezė yra ta, kad ši šeima susidarė dėl milžiniško smūgio tolimoje praeityje, kuris sudaužė dalį Haumea išorinių sluoksnių ir išsiuntė fragmentus į panašias orbitas. Jei tai tiesa, tai pateiktų įrodymų, kad dideli smūgiai taip pat vaidina svarbų vaidmenį išorinėje Saulės sistemoje, ne tik asteroidų juostoje prie Marso ir Jupiterio.
Makemake: šaltas pasaulis su savitu identitetu
Makemakė buvo atrasta 2005 m. ir pavadinta kūrėjo dievo vardu Rapa Nui (Velykų salos) tradicijoje. Ji garsėja tuo, kad yra vienas didžiausių objektų, atrastų Kuiperio juostoje po Plutono ir Eridės. Nors Haumea pasižymi savo forma ir sukimusi, Makemakė išsiskiria ryškumu ir įdomia paviršiaus sudėtimi.
Makemakės paviršiuje matyti užšalusio metano ir kitų ledų požymių. Dėl šio paviršiaus metano Makemakė yra labai atspindinti, todėl atrodo ryškesnė nei kai kurie panašūs objektai. Astronomams ši sudėtis yra svarbi, nes ji rodo cheminius procesus, vykstančius labai žemoje temperatūroje. Saulės spinduliuotės (nors silpnos Koiperio juostos atstumais) ir didelės energijos dalelių iš tarpžvaigždinės erdvės sąveika gali paversti ledą sudėtingomis organinėmis medžiagomis, sudarydama tamsius sluoksnius, dažnai vadinamus tolinais, ant apledėjusių objektų paviršių.
Makemakė taip pat buvo paslaptis, nes ilgai nebuvo žinoma, ar ji turi palydovų. Tačiau buvo atrastas mažas palydovas (ankstyvojoje literatūroje dažnai vadinamas MK2). Palydovo buvimas padėjo tiksliau įvertinti Makemakės masę ir tankį, o tai savo ruožtu paaiškino jos vidaus sudėties vaizdą: tai ledo ir uolienų mišinys tam tikromis proporcijomis.
Atmosfera: kodėl ji kitokia?
Vienas iš intriguojančių klausimų apie nykštukines planetas Kuiperio juostoje yra tai, ar jos turi atmosferą. Plutonas turi ploną, bet savitą azoto atmosferą, o Makemakė, regis, neturi storos globalios atmosferos, bent jau ne kaip Plutonas. Viena iš priežasčių yra masės, paviršiaus temperatūros ir gravitacijos gebėjimo sulaikyti dujas skirtumas. Be to, tolimų pasaulių atmosferos dažnai būna sezoninės: objektui artėjant prie Saulės jos elipsine orbita, ledas gali sublimuotis į dujas, sudarydamas laikiną atmosferą; jam tolstant, dujos užšąla atgal ant paviršiaus.
Haumėja, turinti vandens ledo paviršių ir išskirtines savybes, taip pat nėra žinoma kaip turinti reikšmingą atmosferą. Tai rodo, kad nykštukinių planetų „šeimos“ ne visada yra homogeniškos; kiekviena turi savitą terminę istoriją, smūgius ir paviršiaus evoliuciją.
Haumea ir Makemake vaidmuo šiuolaikiniame planetų moksle
Haumea ir Makemake tyrinėjimai padeda astronomams atsakyti į kai kuriuos esminius klausimus:
1. Kaip susidaro planetos?
Koiperio juostos objektai yra planetas suformavusios medžiagos liekanos. Jų sudėtis padeda atkurti ankstyvosios Saulės sistemos sąlygas.
2. Kaip dažnai dideli susidūrimai įvyksta išorinėje Saulės sistemos dalyje?
Haumea žvaigždžių šeima rodo didelį smūgį, galintį deformuotis, suktis ir sudaryti fragmentus.
3. Kaip kinta apledėjusio objekto paviršius?
Metanas ir kompleksiniai junginiai Makemakėje, taip pat dominuojantis vandens ledas Haumea planetoje, suteikia užuominų apie radiacijos apdorojimą ir ilgalaikius cheminius pokyčius.
4. Kaip milžiniškų planetų migracija veikia orbitų dinamiką?
Koiperio juostos objektų orbitos atspindi Neptūno migracijos istoriją ir ilgalaikes gravitacines sąveikas.
Stebėjimo iššūkiai ir tyrimų ateitis
Dėl didelio atstumo Haumea ir Makemake yra sunku išsamiai ištirti. Dauguma duomenų gaunami iš didelių teleskopų Žemėje, infraraudonųjų spindulių stebėjimų ir tokių metodų kaip žvaigždžių užtemimas – kai objektas praskrieja priešais žvaigždę ir trumpam užstoja jos šviesą. Užtemimo metodai padėjo išmatuoti Haumea dydį, formą ir net aptikti žiedus.
Žvelgiant į ateitį, naujos kartos teleskopai ir galimos kosminės misijos į Kuiperio juostą galėtų pagilinti mūsų supratimą. Jei toks praskriejimas kaip „New Horizons“ kada nors aplankys Makemake ar Haumea dydžio objektą, jo paviršiaus, geologijos ir vidinės struktūros detalės galėtų būti atskleistos daug aiškiau.
Uždarymas
Haumea ir Makemakė yra ryškūs pavyzdžiai, kaip Saulės sistema yra daugiau nei aštuonios pagrindinės planetos. Tamsiuose, šaltuose pakraščiuose šios nykštukinės planetos tyliai liudija ankstyvuosius Saulės sistemos formavimosi etapus. Haumea žavi savo neįprasta forma, greitu sukimusi, žiedais ir fragmentų šeima. Makemakė intriguoja dėl savo ryškumo ir unikalios metano ledo sudėties. Abi jos praturtina astronomijos supratimą apie mažų kūnų išorinėje Saulės sistemoje – regione, kuriame slypi daug atsakymų apie mūsų pasaulio kilmę – dinamiką, chemiją ir evoliucijos istoriją.
