“Kásagolyók” felelősek a hiányzó ammóniáért az Uránuszon és Neptunuszon

Szerző: Kovács Gergő

Nagy, ammónia és vízjég keverékéből álló, kásás golyók lehetnek a felelősek az Uránusz és Neptunusz légkörében látszólag hiányzó ammóniáért, mely rejtély hosszú ideje foglalkoztatja a tudósokat – számol be a Phys.org. Egy, Tristan Guillot által írt, és a 2021-es EPSC-n (Europlanet Science Congress) bemutatott tanulmány rámutatott arra, hogy a két bolygó légkörében lévő “kásagolyók” nagyon hatékonyak lehetnek az ammónia mélyebb, átlátszatlan légköri rétegekbe történő szállításában, elrejtve ezt a vegyületet a műszereink elől.

Az Uránusz és Neptunusz a HST képein. Forrás: NASA, ESA, A. Simon (NASA Goddard Space Flight Center), M.H. Wong és A. Hsu (University of California, Berkeley)

A jelenlegi, infravörösben, illetve rádióhullámok tartományában történt műszeres megfigyelések rámutattak arra, hogy az Uránusz és Neptunusz esetében, a Jupiterrel és Szaturnusszal összevetve hiányzik az ammónia a légkörben. Ez a felfedezés rendkívül meglepő, miközben tudjuk, hogy ezen égitestek egyébként igen gazdagok más vegyületekben, például metánban, mely ugyancsak megtalálható abban az ősi gázfelhőben, melyből Naprendszerünk létrejött.

Két lehetőség van: az egyik az, hogy az egyes bolygók egyéni körülmények közt, különböző (az Uránusz és Neptunusz esetén ammóniaszegény) anyagfelhőből születtek; a másik pedig, hogy a két planéta esetén egy specifikus jelenség a felelős az ammónia hiányáért. Guillot, a CRNS és a nizai Lagrange Laboratórium kutatója szerint a jégóriásoknál hiányzó vegyület kérdésére a válasz egy, a Jupiter esetén született friss felfedezés lehet.

“A Juno megmutatta, hogy a Jupiter légkörében az ammónia bőségesen jelen van, de általában a vártnál mélyebben, köszönhetően a kásagolyók létrejöttének. Amit a Jupiter esetében tanultunk, az egy hihető megfejtés lehet az Uránusz és Neptunusz rejtélyére.” – állítja Guillot.

A “kásagolyók” formálódása az óriásbolygók légkörében. Forrás: NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS

A Juno megfigyelései megmutatták, hogy az ammónia-vízjég alkotta gömbök igen gyorsan létrejöhetnek a gázbolygó viharaiban, annak köszönhetően, hogy az ammónia igen hatékonyan képes cseppfolyósítani a vízjég kristályokat, még igen alacsony, 90 Celsius fokos hőmérsékleten is. A modellek rámutattak arra, hogy ezek a kásagolyók a Jupiter légkörében egy kilogrammosra, vagy akár még nehezebbre is nőhetnek, valamivel nagyobbra, mint a legnagyobb, jégesőkben hulló jegek a Földön. Ahogy ezek, súlyuknál fogva süllyedésbe kezdenek, igen hatékonyan szállítják és ejtik csapdába az ammóniát a bolygó alsó felhőrétegeiben.

“A termodinamikai kémia törvényei szerint ez a folyamat az Uránuszon és Neptunuszon még hatékonyabb, mint a Jupiteren, és ezen kásagolyók magterülete nagyobb és mélyebb rétegekre is kiterjed.” – állítja Guillot – “Így, az ammónia vélhetően rejtve marad ezen óriásbolygók légköreinek mélyén, túl a jelenlegi műszeres érzékelésünk határain.”

Montázs a négy óriásbolygóról. Forrás: Jupiter: NASA/SwRI/MSSS/Gerald Eichstädt/Seán Doran; Szaturnusz: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; Uránusz és Neptunusz: NASA/ESA/A. Simon (NASA Goddard Space Flight Center), M.H. Wong és A. Hsu (University of California, Berkeley)

Hogy meghatározzák azt, hogy ezen kásagolyók milyen mélyre szállítják az ammóniát és vizet, egy megfelelő műszerezettségű űrszonda látogatásáig várnunk kell. “Hogy teljesen megértsük ezt a folyamatot, egy erre a célra szánt misszióra van szükségünk, hogy feltérképezhessük a mélyebb légköri struktúrákat és megérthessük a hidrogénlégkörrel való keveredést. Az Uránusz és Neptunusz egy kritikus összekötő elem az óriásbolygók, mint a Jupiter és Szaturnusz közt, valamint azon jégóriások közt, melyeket napjainkban fedezünk fel a Tejútrendszerben.”

A Neptunusz felfedezése

Szerző: Csaba György Gábor

Még az 1700-as esztendők közepén is hitték a csillagászok, hogy legalábbis a Naprendszert jól ismerik immár. Senki se gondolt rá, hogy a Naprendszerben a bolygók száma nagyobb lenne, mint mit az ókoriak ismertek már – ők úgy hitték, hét van az égen, mert a Napot s Holdat is beleszámolták (hiszen azok is elmozdulnak az állócsillagok hátterén). Naprendszerünkben a Naptól számított nyolcadik nagybolygót, a Neptunuszt 175 ével ezelőtt, 1846. szeptember 23-án fedezték föl. A felfedezés története azonban jóval korábbra nyúlik vissza.

Sir Frederick William Herschel (1738 – 1822)

William Herschel (1738 – 1822) német katonazenészből lett angol csillagász és távcsőkészítő 1779-ben nekilátott, hogy az egyik, 15,7 cm objektív-átmérőjű, saját készítésű tükrös távcsövével (csillagászul: reflektorával) alaposan végigvizsgálja az égboltot. Tervszerűen, rendszeresen nézte végig éjszakáról éjszakára az eget, számos felfedezést téve közben (sok üstököst, galaktikus és extragalaktikus „ködöket” stb. talált; e felfedezésekre most nem térhetünk ki részletesen). Húga, Caroline oly szorgalmasan segítette munkáját, hogy sok objektum esetében nem is tudjuk, melyikük fedezte föl.

A legmeglepőbb felfedezést 1781 márciusában tette, amikor is a Bika és az Ikrek csillagképek határán olyan égitestet talált, amely kis zöldes korongnak tűnt. Tudta, hogy a csillagok képe inkább pontszerű a távcsőben, és ha megnöveli a nagyítást, a kép akkor sem nő meg lényegesen. Ez az égitest azonban a nagyítással arányosan nőtt. Néhány következő éjszakán is felkereste, és megállapította, hogy elmozdul. Arra gyanakodott, hogy üstököst talált, bár az objektum nem látszott annak: kómának, csóvának nyomát sem mutatta. Néhány hónap alatt összegyűlt róla annyi megfigyelési adat, hogy meg lehetett próbálni kiszámolni az égitest pályáját. Az eredmények arra mutattak, hogy ez egy új bolygó, jóval a Szaturnuszon túl. Herschel az angol királyról „György bolygó”-nak nevezte, a csillagászok azonban némi vita után Uránusznak keresztelték el.

Világszerte sok csillagász kezdte követni az új bolygót. Hamarosan kitűnt azonban: az Uránusz nem tiszteli sem Kepler, sem Newton törvényeit. Mért pozíciói ugyanis egyre jobban eltértek attól, amit előre kiszámoltak. Sőt kiderült, hogy több csillagász már régebben is látta, bár nem ismerték fel, hogy bolygó – és e régi pozíciókat sem lehetett összeegyeztetni az aktuális számításokkal. Eleinte nem találtak magyarázatot a jelenségre; hogy milyen zavarba jöttek, annak jellemzésére álljon itt a magyar Hell Miksa (1720 – 1792) bécsi udvari csillagász egyik, 1783-ban Weiss Ferenchez (1717 – 1785), a budai csillagda igazgatójához írt levelének némileg ironikus részlete:

„…E megfontolás alapján nem látszik a mi Naprendszerünk bolygójának, hanem inkább saját fénnyel rendelkező égitest lehet, avagy egy állócsillag, melynek olyan csodás mozgása van, hogy eszerint tán közeleg már az ítélet napja, és a csillagok kezdenek lepotyogni az égről, hiszen romlott korunk igazán olyannak látszik, mint amilyet jövendöltek. Közben azonban mi folytassuk annak buzgó figyelését!”

A tanácstalanság jó fél évszázadig tartott. Akkor (1834-ben) egy angol amatőr csillagász felvetette: lehetséges, hogy van az Uránusznál is távolabb egy még ismeretlen, nagy tömegű bolygó, s annak a gravitációs hatása okozza az említett eltéréseket. Szerinte magukból az eltérésekből talán ki lehetne számítani, hol van ez az ismeretlen bolygó, és meg lehetne keresni. Bár a királyi csillagász, G. B. Airy (1801- 1892), akinek levélben leírta elképzelését, nem nagyon lelkesedett az ötletért, egyre több csillagász mégis csatlakozott hozzá. Többen is készültek, hogy elvégezzék a szükséges – meglehetősen nehéznek ígérkező – számításokat, de mindegyiküknek közbejött valamilyen akadály: haláleset, betegség stb. Így az érdemi munka egyelőre nem kezdődhetett meg.

Végre egy frissdiplomás cambridge-i diák, J. C. Adams (1819 – 1892) vette kézbe a feladatot. Elkérte a szükséges adatokat – Airy ezeket 1844-ben megküldte neki – , és 1845 szeptemberére elvégezte a számításokat. Eredményül megkapta az ismeretlen bolygó égi pozícióját. Most már csak egy csillagász kellett, aki távcsövét a megfelelő helyre irányítsa, és megkeresse a titokzatos égitestet.

Egyelőre azonban nem akadt ilyen csillagász, maga Adams pedig, nem tudni miért, nem próbálkozott. A cambridge-i csillagász professzorhoz, J. Challis-hoz (1803 – 1882) fordult eredményeivel, az pedig Airyhez. De egyikük sem kezdte meg a távcsöves keresést. Nem vették egészen komolyan a fiatal, húsz-egynéhány éves matematikust. Ő pedig, sajnos, nem szorgalmazta tovább a dolgot. (Az igazsághoz hozzátartozik, hogy Challis-on és Airy-n kívül több angol hivatásos és amatőr csillagász tudott a dologról, és ők sem tettek semmit!)

Ugyanekkor, Adams munkájáról mit sem tudva, francia csillagászok is foglalkozni kezdtek a kérdéssel. Ott egy kissé kevésbé fiatal, 35 éves matematikus és csillagász, Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811 – 1877) kapta meg azt a feladatot a párizsi csillagvizsgáló igazgatójától, hogy nézzen utána a dolognak, és ha csakugyan új bolygó lehet a háttérben, próbálja meg kiszámolni annak helyzetét.

Urbain Le Verrier (1811 – 1877)

Le Verrier, akit egyébként kollégái utáltak s összeférhetetlen alaknak tartottak, Adams-hez hasonlóan 1845 végére megkapta első eredményeit, majd 1846 nyarán a végleges adatokat is közölte. Meglepő módon azonban a francia kutatók sem ugrottak távcsöveikhez s nem kezdték keresni a megadott helyen a feltételezett bolygót.

Természetesen Angliában is elolvasták Le Verrier dolgozatát, s tapasztalták, hogy eredményei lényegében megegyeznek Adams eredményeivel. Most már egyszerre sürgőssé vált számukra a keresés: Airy felkérte Challist, kezdjen hozzá. Ez meg is történt, de Challis, csillagász létére, elképesztően dilettáns módon fogott hozzá. Ahelyett, hogy az adott pozíció környékére koncentrált volna, s ott keresett volna korongszerűnek látszó – és a csillagtérképen nem jelölt – objektumot, az égbolt egy széles sávját kezdte végignézni. Ez a munka igen lassan haladt, s mint utólag kiderült, közben háromszor is látta a bolygót, de nem ellenőrizte a pozícióját s nem vette észre az elmozdulását – nem ismerte fel. Airy, miután elolvasta Le Verrier dolgozatát, írt a francia csillagásznak, s ebben munkáját jelentősnek ítélte. Egy kérdést is föltett neki – amit már Adamsnak is föltett régebben – de Adamst valamiért nem említette meg sem ekkor, sem később.

Le Verrier 1846 nyarán megírta harmadik tanulmányát, amelyben az ismeretlen bolygónak már nemcsak pozícióját adta meg, hanem keringési idejét, naptól mért távolságát is megbecsülte. Mivel honfitársai sem, az angolok sem kezdték meg a távcsöves kutatást, Le Verrier elunta a pepecselést. Úgy döntött: a német csillagászok talán megbízhatóbbak; írt tehát a berlini csillagvizsgálóba J. Galle-nak (1812 – 1910), s felkérte, nézzen utána a keresett bolygónak. Galle nem sokat töprengett, hanem még aznap este, ahogy a levelet megkapta – 1846. szeptember 23-án-, a csillagda igazgatója, J. Encke (1791 – 1865) egyetértésével megkezdte a keresést. Egy fiatal diák, H. d’Arrest (1822 – 1875, később ismert csillagász lett, többek között a 6P/d’Arrest üstökös felfedezője) kíséretében kimentek a távcsőhöz. D’Arrest csillagtérképet fogott, Galle pedig a Le Verrier által megadott pozíció közelébe állította a műszert. Leolvasta és bemondta a látómezőben feltűnő csillagok koordinátáit. Rövid időn belül találtak egy égitestet, amely nem szerepelt a csillagtérképen. Ez volt a keresett új bolygó! Néhány havi disputa eredményeképpen a Neptunusz nevet kapta.

Le Verrier csak ezután tudta meg, hogy számításaival Adams megelőzte őt. Bár az angol csillagászoknak eszébe sem jutott megkérdőjelezni Le Verrier elsőségét (amihez az ő hanyagságuk juttatta a franciát), ő mégis igen zokon vette Adams munkájának hírét. Nemzetközi botrány tört ki; Airy mindent megtett, hogy a botrányt elsimítsa, kevés sikerrel. Ma már túl vagyunk ezen: Adams-t és Le Verrier-t társfelfedezőként említjük együtt. Maga a két csillagász, Le Verrier „összeférhetetlensége” ellenére, egyáltalán nem veszett össze: 1847 közepén személyesen megismerkedvén azonnal barátságot kötöttek egymással.

Ha a Nap körül keringő új égitestet, például kisbolygót fedeznek föl, három alkalommal kimért pozícióiból elvileg meghatározhatók az égitest pályájának adatai (az úgynevezett pályaelemek). De természetesen annál pontosabbak lesznek ezek, minél több, időben minél szélesebb tartományban mért koordináta áll rendelkezésre. Így volt ez a Neptunusz esetén is; mivel keringési ideje 164,88 év, a pontos pályaelemek kiszámításához célszerű volt legalább több évtized méréseit használni. Miután ezt elvégezték, kiszámolhatóvá vált, hogy a bolygót az ég melyik pontján találjuk- akár évtizedekkel vagy évszázadokkal ezelőtt vagy ezután.

Galileo Galilei (1564 – 1642)

Kiderült, hogy bár a Neptunuszt Le Verrier számításai alapján Galle látta meg, de mégsem ő volt az, aki elsőnek látta. Az első észlelő – Galilei volt! Ő ugyanis, mint tudjuk, távcsövével végigvizsgálta többek között a szabad szemmel látható összes bolygót. A Jupiter mellett felfedezte a négy legfényesebb holdat, ami igen jelentős eredmény volt. Olyannyira, hogy Galilei huzamos időn át figyelte és jegyezte – rajzolta is – a holdak helyzeteit, közben a háttércsillagokat is feltüntetve. Észrevett egy csillagot, amely mintha néhány nap alatt megváltoztatta volna a helyzetét a többi csillaghoz képest. De bár észlelte ezt, nem foglalkozott vele, annyira elfoglalta a Jupiter-holdak vizsgálata. Pedig ez a „háttércsillag”, mint a modern számítások igazolták, a Neptunusz volt; Galileinek abban a nagyon ritka szerencsében volt része, hogy távcsöve kicsiny látómezejében egyszerre két bolygó is megjelent! És mivel a Neptunusz távcső nélkül nem látható, s csillagászati célra Galilei az elsők között – ha talán nem is elsőként – használt távcsövet, előtte aligha láthatta meg valaki. De Galilei is elsiklott felette, pedig milyen nagyszerű felfedezés lett volna!

Nem csoda persze, hogy a távcsöves megfigyelések kezdete óta a Neptunusz más csillagászok teleszkópjába is beletévedt néha, mielőtt felfedezték volna. Annál furcsább, hogy gyakorlott észlelők Galileihez hasonlóan elsiklottak felette, holott ők is észrevették elmozdulását.

A Jupiter és Neptunusz 1612. december 28-án (Stellarium)

A Neptunusz felfedezésének története érdekesen mutatja, mi a különbség a tudományos csillagászat és az asztrológia áltudománya közt. Gondoljuk csak végig! Herschel felfedezéséig a csillagászok és így az asztrológusok is – mai felfogásunk szerint a Napot és a Holdat nem számítva ide, és asztrológiai felfogás szerint a Földet sem – öt bolygót ismertek, a Merkúrtól a Szaturnuszig. Ezek alapján készültek a horoszkópok, állítólag sikeresen. Kepler például, aki megélhetési kényszerből készített horoszkópokat, állítólag nagyon pontos jövendölésekre volt képes, pedig ő sem ismerte az Uránuszt meg a Neptunuszt. Mármost, ha a bolygóknak van ránk hatása, akkor az ismeretlen bolygóknak is van, és ez Kepler és a többiek horoszkópjaiban szisztematikus hibákat okozott volna. Ebből pedig ők is kikövetkeztethették volna a még ismeretlen bolygók helyzetét, felfedezhették volna a Naprendszer legkülső bolygóit (sőt azokat is, amelyeket még ma sem ismerünk, ha vannak ilyenek – ez a lehetőség még mindig adott a számukra!). Nem tették meg ezt, sőt észre sem vették vagy épp eltagadták az eltéréseket. A csillagászok annyiban hasonlóan jártak el, hogy kiszámolták a bolygópozíciókat, mint az asztrológusok a horoszkópokat. De észrevették a szisztematikus hibákat, amit a gravitáció okoz. S nem álltak meg itt, hanem megkeresték a hibák okát, és mindebből sikeresen kikövetkeztették egy sosem látott bolygó létét, majd fel is fedezték azt. Azért tudták ezt megtenni, mert egy valóban meglévő hatás (a gravitáció) törvényeinek ismerete alapján dolgoztak, s nem a bolygók nemlétező asztrológiai hatásai alapján.

A Neptunusz felfedezése után a csillagászok lelkesen kutatni kezdtek még ismeretlen külső bolygók után. Legtöbbjük a Neptunusz pályájának elemzésével, akárcsak Adams és Le Verrier, próbáltak új bolygó nyomára bukkanni, mások üstökösök vizsgálatával próbálkoztak. A legtovább Percival Lowell (1855 – 1916) és William Pickering (1858 – 1938) kísérletezett. Utóbbi többször is kiszámolta a keresett bolygó helyét, de mindannyiszor egészen más pályákat kapott – úgyhogy végül a csillagász-társadalom – teljes joggal- nem volt hajlandó foglalkozni a bolygóival. Lowell-el meg az volt a gond, hogy az olasz Schiaparelli által fölfedezett (később lényegében optikai csalódásnak bizonyult) Mars-csatornákra alapozva teljes komolysággal hirdette értelmes marslakók létezését, és ezek kutatására hívta fel a tudós társadalmat – őt ezért nem vették komolyan.

De Lowell a marslakók és az ismeretlen bolygó kutatásának kettős céljával nagy csillagvizsgálót alapított Flagstaffban. Bolygókeresésre külön fotografikus távcsövet tervezett és készíttetett, amelynek elkészülte után a kezelésére külön fiatal munkatársat vett föl. Lowell is idővel több lehetséges pozíciót adott meg az ismeretlen bolygóra; az általa már régebben megkezdett távcsöves kutatás immár jobb műszerrel folytatódott. Végül az említett fiatal kutató, Clyde Tombaugh (1906 – 1997) 1930-ban felfedezte a Plútót. E bolygócskának (ma a törpebolygók közé soroljuk) nem elegendő a tömege ahhoz, hogy a tőle eléggé távol eső óriásbolygók pályáját észrevehetően módosítsa; a felfedezés tehát valójában nem a számítások, hanem a véletlen szerencse műve volt. Maga Lowell, sajnos, már nem érte meg obszervatóriumának ezt a dicsőségét.

Ekkor még alig jutott eszébe valakinek, hogy a Plútó talán csak az egyike annak a rengeteg kis égitestnek, amelyek a naprendszer külső vidékén keringenek. Pedig így van! Ezt a régiót ma Kuiper-övnek nevezzük, és benne bizonyára sok ezer bolygócska található – közülük jelenleg nagyjából ezret ismerünk.

Sok csillagász reménykedik benne, hogy valahol a Kupier-öv táján akadhat még ismeretlen nagybolygó. Vannak erre utaló jelek, de ezek nem mondhatók nagyon meggyőzőnek. Igazán meggyőző az lenne, ha valaki, talán egy űrtávcső, felfedezné a keresett égitestet. Ha ez megtörténnék, akkor Naprendszerünk ismét egy „teljes jogú” bolygóval gazdagodnék; de ha néhány éven – vagy mondjuk egy évtizeden – belül a kutatás ellenére nem történik ilyen felfedezés, akkor nagy valószínűséggel kimondhatjuk: a Neptunuszon túl nincs ismeretlen nagybolygó.

Hippokampusz, a legkisebb fiú – A Neptunusz 14. holdja

Szerző: Gombai Norbert

Amikor Johann Gottfried Galle német csillagász 1864. szeptemberének 23. estéjén elhelyezkedett a Linden utcai Berliner Steinwarte (Új Berlini Obszervatórium) 244 mm-es Fraunhoffer refraktorának okulárja mögött, még nemigen tudta mire számítson. Aznap kapta kézhez Le Verrier francia csillagász levelét, amiben kollégája gondos számításai egy új, addig ismeretlen bolygó felfedezését ígérték. Galle figyelmesen beállította a mechanika tárcsáit, majd várakozással telve a szemlencsébe pillantott. A pozíció finom, majd 1 fokos állítgatása után szinte azonnal megpillantotta a kékesen ragyogó kis korongot. A nyolcadik bolygó létezése végre bizonyítást nyert. Az új planétát a felfedezője után Le Verrier-nek nevezték el először, azonban kék színe miatt hamarosan megkapta a nemzetközileg is elismert Neptunusz nevet.

17 nappal később, 1846. október 10-én William Lasse angol csillagász már könnyedén megtalálta a Neptunuszt 60 cm-es, saját maga által tervezett távcsövével a Times-ban közzétett koordináták alapján sőt, felfedezte, hogy a bolygónak van egy kísérője is. A 2.705 km átmérőjű holdat – amely a 7. legnagyobb hold a Naprendszerben – csak Lasse halála után 1880-ben keresztelték el Tritonra egy francia csillagásznő Camille Flammarion javaslatára. A névadás azonban csak 1930-ban vált hivatalossá.

A Triton felfedezését követően több, mint száz évet kellett várni a következő Neptunusz hold megtalálásáig. A holland-amerikai csillagász, Gerard Kuiper (igen, AZ a Kruiper akiről az aszteroidák és kisbolygók százaiból álló Neptunuszon túli anyagfelhőt elnevezték) a texasi Fort Davis mellett álló, Lock hegyi McDonald Obszervatórium 2.1 m-es tükrös távcsövének Neptunuszt ábrázoló fotó lemezeit vizsgálva, 1949.május 1-én fedezte fel a kék gázóriás körül keringő, majd 360 km átmérőjű Nereida holdat. Amit Kuiper akkor még nem tudott, hogy ő igazából a bolygó harmadik legnagyobb kísérőjét találta meg. A Triton utáni második legnagyobb Neptunusz hold – a Proteusz – felfedezéséig még egy kicsit várni kellett.

Az 1977. augusztusában útnak induló Voyager-2 űrszonda tizenkét évnyi száguldás után 1989-ben érte el a Neptunuszt és további hat, a Triton pályaívétől jócskán beljebb keringő holdat fedezett fel. Ezek a holdak a Proteusz, a Larissza, a Deszpina, a Galatea, a Thalassza és a Naiad. 

A Neptunusz, a bolygó gyűrűje, valamint néhány holdja, köztük a Hippocampus.
Fotó: NASA, ESA, and M. Showalter (SETI Institute)

2002-2003-ban egy nemzetközi tudósokból álló csoport öt további un. irreguláris, 40 km – 62 km átmérőjű holdacskát fedezett fel. Ezek a Halimédesz, a Szaó, a Laomédeia, a Pszamathé és a Nészó. A Voyager-2 által felfedezett égitestekről és ez utóbbi holdakról egy későbbi cikkben fogunk részletesen írni.

2013. júliusában Mark Showalter a SETI Institute kutatója és kollégái a Hubble Űrteleszkóp  Neptunusz felvételeinek vizsgálata közben felfedeztek egy újabb  aprócska holdat: az S/2004 N 1-et. Showalter eredetileg a Neptunusz halvány gyűrűit és a bolygó gravitációjának azokra gyakorolt ár-apály hatását vizsgálta, azonban a fotók átnézésekor feltűnt neki egy parányi szürke folt, amely újra és újra megjelent a Neptunuszról készült archív Hubble fényképeken is. Az űrtávcső kiemelkedően magas érzékenységének és nagy felbontásának köszönhetően Showalter a fotókból képes volt meghatározni a holdacska 23 órás keringési idejét, valamint a Neptunusztól való közelítően 105.000 km-es keringési távolságát. Amikor azt írom, hogy a “parányi”, meg “holdacska” azzal csak érzékeltetni próbálom a tényt, hogy az S/2004 N 1 közel százmilliószor halványabb, mint a szabad szemmel még látható leghalványabb csillag. A felfedezésnek köszönhetően a Neptunusz ismert holdjainak száma 14-re emelkedett.

A Neptunusz belső holdjai és átmérőik.
Fotó: NASA/STScI

Az új hold, ami azóta a – hagyományoknak megfelelően – a római mitológia egy vízi kreatúrája után megkapta a Hippokampusz nevet, kb. 34-35 km átmérőjű és kb. 12.000 km-rel beljebb kering a 418 km átmérőjű Proteusz hold pályájánál. Ez a távolság még planetáris mértékben is meglehetősen kicsi. Nem beszélve arról, hogy “normál esetben” egy Proteusz méretű hold a gravitációjának köszönhetően meg kellett volna tisztítsa az ívet ahol kering, kitaszítva, vagy magához vonzva minden útjába kerülő kisebb objektumot. Hogy lehet akkor, hogy a kis Hippokampusz vígan rója a köröket, látszólag fittyet hányva nagyobb testvére gravitációs hatásaira?

Showalter és társai azt feltételezik, hogy a régmúltban egy aszteroida, vagy üstökös becsapódásának következtében a Hippokampusz kiszakadt a Proteusz hold testéből, majd az ütközés hatására kissé arrébb Neptunusz körüli pályára állt. Ezt a feltételezett forgatókönyvet támasztják alá a Voyager-2 már említett, 1989-es látogatása alkalmával a Proteuszról készült felvételek is.  A Proteusz fotóin tisztán kivehető Pharos kráter kb. 250 km-es kiterjedésével egy olyan óriási kataklizma nyoma, amelyet könnyen megmagyarázná a kis Hippokampusz létezésével kapcsolatos kérdéseket.

Művészi ábrázolás a Hippocampusról.
Fotó: NASA/STScI

A rendelkezésre álló bizonyítékok érdekes részleteket adnak a Neptunusz hold-rendszerének eddig is ismert, erőszakos múltjához. Miután a bolygó gravitációja befogta a Kruiper-öv egy óriási objektumát, a később Tritonra keresztelt holdat, az erősen excentrikus pályára állt a gázóriás körül alaposan megzavarva a már ott keringő hold és törmelékfelhőt számtalan ütközést és becsapódást okozva. Miután a Triton keringése kiegyensúlyozottabbá vált és a gravitációs viszonyok némileg stabilizálódtak, kialakult a Proteusz, mint második generációs hold, amely eredetileg jóval közelebb keringett a Neptunuszhoz. Az anyabolygó ár-apály hatásainak köszönhetően a Proteusz egyre kijjebb sodródott, mígnem összeütközött egy üstökössel, vagy aszteroidával. Ennek az égi karambolnak a nyoma a Pharos kráter, illetve a Proteuszból kiszakadt törmelékből összeállt aprócska harmadik generációs hold, a Hippokampusz.

Naprendszerünk más léptékben

Szerző: Szklenár Tamás

Mindennapi életünkben könnyedén fel tudunk dolgozni olyan távolságokat, amelyek számunkra megszokott léptéket képviselnek, így nem esik nehezünkre tervezni olyan távolságokkal, amelyek lakóhelyünkön belül vagy hazai városok között jellemzőek. Külföldi utazások, hosszabb utak alkalmával tudatosul igazán bennünk bolygónk valós mérete. A Föld önmagában hatalmas és a modern közlekedési eszközök nélkül, gyalogosan bejárni élethosszig tartó küldetés lenne. Viszont amint kilépünk a bolygóközi, sőt csillagközi térbe, a mindennapi távolságok eltörpülnek a Világegyetem méretei mellett.

Ahhoz, hogy ezeket a léptékeket megfelelően ábrázolhassuk, arányosan átméretezett modellekre van szükségünk. Így nem csak az égitestek egymáshoz viszonyított méretét, hanem azok távolságát is érzékeltetni tudjuk. Ebben a cikkben olyan méretskálát alkalmazunk, amelyet könnyedén elkészíthet mindenki, felhasználható bárki számára, aki érdeklődik a téma iránt, de az oktatásban, szakkörök számára is hasznos lehet. Számításaink az égitestek jelenleg ismert átlagos sugarán és Naptól vett távolságán alapulnak.

Kezdjük egy egyszerűbb esettel és próbáljuk meg modellezni a Föld és Hold rendszerét. Földünk átlagsugara – kerekítve – 6373 km, így átmérője 12 746 km, a Hold esetében utóbbi 3475 km (3,7-szeres méretkülönbség). A két égitest átlagos távolsága 384 399 km. Ez még egy viszonylag könnyebben elképzelhető távolság annak, aki sokat vezet élete során. Olyan modellt kell készítenünk, amely befér egy nagyobb szobába, esetleg osztályterembe. Legyen a két égitestünk arányosan megváltoztatott távolsága 5 méter! Ebben az esetben Földünk modellje 16,6 cm átmérőjű, míg a Hold átmérője 4.5 cm. Előbbi számára használhatunk egy 2-es méretű futball- vagy kézilabdát, utóbbi részére egy pingponglabda is megfelelő.

Érdekességképpen vegyük hozzá Napunkat is ehhez a modellhez! Központi csillagunk átmérője ebben az esetben egy nagyobbacska busz hossza, kerekítve 18 m, amelyet a már elkészített Föld-Hold modelltől 2 km-re kellene elhelyeznünk.

Ebből rögtön látszik, hogy amint kilépünk a Föld-Hold rendszerből, a méretek modellezése igen problémássá válik. Kis számolással és egy nagyobb léptékű kicsinyítéssel azonban megoldható a dolog. A Nap átmérője kerekítve 110-szerese bolygónkénak. Ez lesz a kiindulópontunk. A modellünket pedig helyezzük el egy focipályán, amelyből bárki könnyűszerrel talál egyet az országban. A futballpályák hivatalos mérete igen tág skálán mozog, a csatolt képen látható pálya hossza 109 méter (a cikk írója szülővárosának, a szarvasi sportpályának méretét használta).

A Naprendszer „focipálya modell”

Új modellünkben a Nap átmérője 110 mm, míg Földünké 1 mm. A valóságban a két égitest távolsága 150 millió km, amelyet 1 Csillagászati Egységnek is nevezünk. Helyezzük napmodellünket, a 11 cm átmérőjű gömböt (labdát) a gólvonalra, ettől kezdve ő lesz a kapusunk! Ettől 11,86 m-re lesz Földünk, így szinte kijelöli a büntető pontját is. A további távolságokat és méreteket táblázatos formában láthatják olvasóink.

Naprendszerünk négy kőzetbolygója, a Merkúr, Vénusz, Föld és a Mars helyezkedik el legközelebb központi csillagunkhoz. Modellünkben a Mars már éppen nem fér a tizenhatoson belülre.

A Mars és a Jupiter között elhelyezkedő aszteroidaöv még bőven ebben a térfélben található.

A Jupiter, Naprendszerünk legnagyobb bolygója már a másik térfélre kerül, a Szaturnusz pedig már éppen lecsúszik a pályáról.

Amennyiben szeretnék az Uránuszt és a Neptunuszt is ábrázolni, úgy még több egymás mögé festett pályára van szükségünk. Az Uránusz 228 m-re lenne a kapustól (Nap), míg a Neptunusz távolsága ebben a méretskálában 357 m-nek adódna. A hányattatott sorsú Plútó közel fél km-re kerülne kapusunktól.

Nem teljesen tisztázott, hogy Naprendszerünk határa hol húzódik, nem tudjuk pontosan, hogy mikor lépünk át a csillagközi térbe. A Naprendszer jelenleg elfogadott sugara körülbelül 100 000 Csillagászati Egység, ez mintegy 1,5 fényév. Focipálya modellünkben ez a határ 1186 km-re lenne, egészen Amszterdam városáig kellene utaznunk.

Miután már képzeletben kiléptünk a csillagközi térbe, látogassuk meg legközelebbi csillagszomszédunkat! A Naphoz legközelebb elhelyezkedő csillag a Proxima Centauri, amelynek távolsága 4,2 fényév. Jelenlegi technológiai eszközeinkkel ez emberi időskálán elérhetetlen távolság, de kis modellünkben elég, ha Izlandig utazunk, Reykjavík városáig.

Égitest Modell mérete Modell távolsága
Nap 110 mm
Merkúr 0,4 mm 3,65 m
Vénusz 0,95 mm 8,6 m
Föld 1 mm 11,86 m
Mars 0,5 mm 18 m
Jupiter 11,2 mm 61,7 m
Szaturnusz 9,5 mm 113,6 m
Uránusz 4 mm 228 m
Neptunusz 3,9 mm 357 m
Plútó 0,19 mm 474 m
Naprendszer határa 1186 km
Proxima Centauri 17 mm 3183 km

Valószínűleg már kellőképpen zsong fejünk a sok-sok számadattól és Naprendszerünk, illetve az Univerzum méreteitől, azonban egy utolsó adattal még szolgálnunk kell. Naprendszerünk a Tejútrendszer nevű galaxis, egy hatalmas és lenyűgöző csillagváros részét képezi, amelyben jelenleg körülbelül 200-400 milliárd csillag található. Galaxisunk modellbeli átmérője éppen akkora lenne, mint Földünk és a Nap valós távolsága, 1 Csillagászati Egység, vagyis 150 millió kilométer. Ebben a hatalmas méretskálában pedig ott a mi focipálya modellünk, amely talán egy kicsit segíthet a körülöttünk lévő világ méreteinek megértésében.

Új Neptunusz-holdat fedeztek fel

A SETI Institutes kutatócsoportja, Mark Showalter vezetésével, új holdat talált a Neptunusz körül, méghozzá az eddigi legkisebbet: átmérője alig haladja meg a 30 kilométert. Az új hold neve Hippocamp lett, mely a görög mitológiában Poszeidón uszonnyal rendelkező, vízen és víz alatt is úszni képes “lova” volt.

Az apró hold felfedezéséhez jelentős újítások voltak szükségesek. /Mark R. Showalter, SETI Institute/

A Hippocamp eredetét még homály fedi, a legvalószínűbb azonban az, hogy a hold a Proteus legnagyobb kráterét létrehozó becsapódás során jött létre, 4 milliárd évvel ezelőtt. Az ekkor történő anyagkidobódás során lökődött ki a Proteusból ez az égitest, mely később, az árapályerők és ütközések hatására tovább aprózódhatott.

A Hippocamp eltörpül a Neptunusz többi holdja mellett. /Mark R. Showalter, SETI Institute/

A kutatás vezetője rámutatott arra, hogy ez a felfedezés nem jöhetett volna létre a Hubble űrtávcső nélkül, mely szerinte az egyik leghatékonyabb eszköz és az egyetlen, mellyel ilyen méretű égitestekre rá lehet bukkanni.

Forrás: Astronomy.com