Asteroit taneleri dış güneş sisteminin kökenine ışık tutuyor

Uzak bir asteroitten gelen minik tanecikler, 4,6 milyar yıl önce güneş sisteminin uzak bölgelerini şekillendiren manyetik kuvvetlere dair ipuçları veriyor.

MIT ve diğer yerlerdeki bilim insanları, Japon Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı’nın (JAXA) Hayabusa2 misyonu tarafından toplanan ve 2020’de Dünya’ya geri getirilen asteroit Ryugu’nun parçacıklarını analiz etti. Bilim insanları, Ryugu’nun, Güneş Sistemi’nin erken dönemlerinde göç etmeden önce oluştuğuna inanıyor. asteroit kuşağına doğru ilerliyor ve sonunda Dünya ile Mars arasında bir yörüngeye yerleşiyor.

Ekip, Ryugu’nun parçacıklarını, asteroit ilk şekillendiğinde mevcut olabilecek herhangi bir antik manyetik alanın belirtileri açısından analiz etti. Sonuçları, eğer manyetik bir alan olsaydı, bunun çok zayıf olacağını gösteriyordu. Böyle bir alan en fazla 15 mikrotesla civarında olurdu. (Bugün Dünya’nın kendi manyetik alanı 50 mikrotesla civarındadır.)

Yine de bilim insanları, bu kadar düşük dereceli bir alan yoğunluğunun, ilkel gaz ve tozu bir araya getirerek dış güneş sisteminin asteroitlerini oluşturmaya ve Jüpiter’den Neptün’e kadar dev gezegen oluşumunda potansiyel olarak rol oynamaya yeteceğini tahmin ediyor.

Takımın sonuçları şu şekilde: yayınlandı bugün (6 Kasım) dergide AGÜ Gelişmeleriuzak güneş sisteminin muhtemelen zayıf bir manyetik alan barındırdığını ilk kez gösteriyor. Bilim insanları, Dünya’nın ve karasal gezegenlerin oluştuğu iç güneş sistemini manyetik alanın şekillendirdiğini biliyorlardı. Ancak şu ana kadar böyle bir manyetik etkinin daha uzak bölgelere yayılıp yayılmadığı belli değildi.

Robert R. Shrock Dünya Profesörü ve çalışma yazarı Benjamin Weiss, “Şu anda baktığımız her yerde, Güneş ve gezegenlerin oluştuğu yere kütle getirmekten sorumlu olan bir tür manyetik alan olduğunu gösteriyoruz” diyor. MIT’de Gezegen Bilimleri. “Bu artık dış güneş sistemi gezegenleri için de geçerli.”

Araştırmanın baş yazarı Elias Mansbach Ph.D. ’24, şu anda Cambridge Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırma yapıyor. MIT ortak yazarları arasında Eduardo Lima, Saverio Cambioni ve Jodie Ream’in yanı sıra Caltech’ten Michael Sowell ve Joseph Kirschvink, Harvard Üniversitesi’nden Roger Fu, Tsinghua Üniversitesi’nden Xue-Ning Bai, Chisato Anai ve Kochi Gelişmiş Deniz Çekirdeğinden Atsuko Kobayashi yer alıyor. Araştırma Enstitüsü ve Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden Hironori Hidaka.

Uzak bir alan

Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce, güneş sistemi, yıldızlararası gaz ve tozdan oluşan yoğun bir bulutun, dönen bir madde diskine dönüşmesiyle oluştu. Bu malzemenin çoğu güneşi oluşturmak için diskin merkezine doğru çekildi. Geriye kalan parçalar, dönen, iyonize gazdan oluşan bir güneş bulutsusu oluşturdu. Bilim adamları, yeni oluşan güneş ile iyonize disk arasındaki etkileşimlerin, nebulanın içinden geçen bir manyetik alan oluşturduğundan, bu alanın birikime yol açtığından ve gezegenleri, asteroitleri ve ayları oluşturmak için maddeyi içeriye doğru çektiğinden şüpheleniyorlar.

Mansbach, “Bu nebula alanı, güneş sisteminin oluşumundan yaklaşık 3 ila 4 milyon yıl sonra ortadan kayboldu ve erken gezegen oluşumunda nasıl bir rol oynadığına hayran kaldık” diyor.

Bilim insanları daha önce, güneşten Jüpiter’in bugün bulunduğu yere kadar yaklaşık 7 astronomik birime (AU) kadar uzanan bir bölge olan iç güneş sistemi boyunca bir manyetik alanın mevcut olduğunu belirlemişti. (Bir AU, Güneş ile Dünya arasındaki mesafedir.) Bu iç nebula alanının yoğunluğu 50 ila 200 mikrotesla arasındaydı ve muhtemelen iç karasal gezegenlerin oluşumunu etkilemişti. Erken manyetik alana ilişkin bu tür tahminler, Dünya’ya düşen ve iç bulutsudan kaynaklandığı düşünülen meteorlara dayanmaktadır.

Mansbach, “Ancak bu manyetik alanın ne kadar genişlediği ve daha uzak bölgelerde nasıl bir rol oynadığı hala belirsiz çünkü bize dış güneş sistemi hakkında bilgi verebilecek çok fazla örnek yok” diyor.

Kaseti geri sarma

Ekip, dış güneş sisteminin erken dönemlerinde, 7 AU’nun ötesinde oluştuğu düşünülen ve sonunda Dünya’nın yakınındaki yörüngeye getirilen bir asteroit olan Ryugu ile dış güneş sisteminden örnekleri analiz etme fırsatı buldu. Aralık 2020’de JAXA’nın Hayabusa2 misyonu asteroit örneklerini Dünya’ya göndererek bilim adamlarına erken uzak güneş sisteminin potansiyel bir kalıntısına ilk bakış olanağı sağladı.

Araştırmacılar, geri gönderilen numunelerden her biri yaklaşık bir milimetre büyüklüğünde birkaç tanecik elde etti. Parçacıkları, Weiss’in laboratuvarında bir numunenin mıknatıslanmasının gücünü ve yönünü ölçen bir alet olan bir manyetometreye yerleştirdiler. Daha sonra her numuneyi aşamalı olarak manyetikliğini gidermek için alternatif bir manyetik alan uyguladılar.

Mansbach, “Bir kayıt cihazı gibi, numunenin manyetik kaydını yavaşça geri sarıyoruz” diye açıklıyor. “Daha sonra bize bunun manyetik bir alanda oluşup oluşmadığını söyleyen tutarlı eğilimler arıyoruz.”

Numunelerin korunmuş bir manyetik alana dair net bir işaret taşımadığını belirlediler. Bu, ya asteroitin ilk oluştuğu dış güneş sisteminde nebula alanı bulunmadığını ya da alanın o kadar zayıf olduğunu ve asteroitin tanelerinde kaydedilmediğini gösteriyor. Durum ikinci durumdaysa ekip, bu kadar zayıf bir alanın yoğunluğunun 15 mikrotesladan fazla olmayacağını tahmin ediyor.

Araştırmacılar ayrıca daha önce incelenen meteorlardan elde edilen verileri de yeniden incelediler. Özellikle uzak güneş sisteminde oluşmuş özelliklere sahip olan “gruplanmamış karbonlu kondritlere”, yani göktaşlarına baktılar. Bilim insanları, örneklerin güneş bulutsusu kaybolmadan önce oluşacak kadar eski olmadığını tahmin ediyordu. O halde numunelerin içerdiği herhangi bir manyetik alan kaydı nebula alanını yansıtmayacaktır. Ancak Mansbach ve meslektaşları konuyu daha yakından incelemeye karar verdi.

Mansbach, “Bu örneklerin yaşlarını yeniden analiz ettik ve güneş sisteminin başlangıcına önceden düşünülenden daha yakın olduklarını gördük” diyor. “Bu örneklerin bu distal, dış bölgede oluştuğunu düşünüyoruz. Ve bu örneklerden biri aslında 15 mikroteslalık üst sınırla tutarlı olan yaklaşık 5 mikroteslalık pozitif alan tespitine sahip.”

Bu güncellenmiş örnek, yeni Ryugu parçacıklarıyla birleştiğinde, dış güneş sisteminin 7 AU’nun ötesinde çok zayıf bir manyetik alana ev sahipliği yaptığını, ancak bunun yine de dış gezegen cisimlerini oluşturmak için kenar mahallelerden maddeyi içeri çekebilecek kadar güçlü olduğunu öne sürüyor. Jüpiter’den Neptün’e.

Weiss, “Güneşten uzaklaştığınızda zayıf bir manyetik alan büyük bir etki yaratır” diyor. “Orada o kadar güçlü olmasına gerek olmadığı tahmin ediliyordu ve biz de bunu görüyoruz.”

Ekip, Eylül 2023’te NASA’nın OSIRIS-REx uzay aracı tarafından Dünya’ya gönderilen başka bir uzak asteroit Bennu’dan alınan örneklerle uzak nebula alanlarına dair daha fazla kanıt aramayı planlıyor.

Mansbach, “Bennu, Ryugu’ya çok benziyor ve bu örneklerden alınacak ilk sonuçları sabırsızlıkla bekliyoruz” diyor.

Bu hikaye MIT News’in izniyle yeniden yayınlanmıştır (web.mit.edu/newsoffice/MIT araştırmaları, yenilikleri ve öğretimi ile ilgili haberleri kapsayan popüler bir site.