Figura 1:espectros 203 Pompeja y 269 Justitia. El eje horizontal marca la longitud de onda, mientras que el eje vertical muestra la intensidad de reflectancia, normalizada a la de una longitud de onda de 0,55 micrones. Las longitudes de onda más largas tienen una mayor intensidad, que se dice que es más "rojo". Si la intensidad disminuye con el alargamiento de la longitud de onda, se dice que los espectros se vuelven más "azules". Crédito:Hasegawa et al. 2021
Se han descubierto dos asteroides (203 Pompeja y 269 Justitia) con un espectro más rojo que cualquier otro objeto en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter. El descubrimiento fue dirigido por HASEGAWA Sunao, Investigador Senior Asociado en ISAS JAXA, con un equipo internacional de investigadores del MIT, la Universidad de Hawai'i, Universidad Nacional de Seúl, Universidad de Kyoto y Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Estos dos asteroides tienen una pendiente espectral más pronunciada que los asteroides de tipo D, que se pensaba que eran los objetos más rojos del cinturón de asteroides. Bastante, sus espectros se parecen a los de los objetos transneptunianos y los centauros del sistema solar exterior que tienen un espectro muy rojo.
Las observaciones espectroscópicas sugieren la presencia de materia orgánica compleja en la superficie de estos asteroides. Es posible que estos objetos se formaran cerca del borde exterior del sistema solar y migraran al cinturón de asteroides durante las primeras etapas de la formación del sistema solar. Por lo tanto, este descubrimiento proporciona nueva evidencia de que los planetesimales formados en el borde exterior del sistema solar se han trasladado al cinturón de asteroides dentro de la órbita de Júpiter.
Los resultados de esta investigación fueron publicados en el Cartas de revistas astrofísicas , una revista académica de la American Astronomical Society (AAS), el 26 de julio 2021.
Fondo
La estructura interna de un gran planeta como la Tierra se diferencia en el núcleo, manto y corteza. Sin embargo, tales cuerpos diferenciados que perdieron la mayor parte de la información sobre su formación antes de la diferenciación que ocurrió durante las primeras etapas de la formación del sistema solar. Para obtener información sobre esa época, necesitamos examinar objetos indiferenciados (primitivos). Se cree que algunos meteoritos que han aterrizado en la Tierra fueron expulsados de cuerpos primitivos menores como los asteroides. Los meteoritos de condrita ordinarios y los meteoritos de condrita carbonosa son ejemplos típicos. Se cree que las condritas ordinarias se derivaron de los cuerpos celestes que se formaron en la región interna del sistema solar. dentro de la línea de nieve de hielo de agua, mientras que se cree que las condritas carbonáceas se formaron en la región exterior más allá de la línea de nieve del hielo de agua.
Se sabe que estos objetos primitivos ocupan la mayor parte del cinturón de asteroides (entre 2,1 y 3,3 unidades astronómicas, AU) que se encuentra en el sistema solar entre Marte (a 1,5 au) y Júpiter (5,2 au). Los asteroides que corresponden a los meteoritos de condrita ordinarios de la Tierra se denominan asteroides de tipo S, y una muestra de un miembro de esta clase de tipo S, asteroide 25143 Itokawa, fue devuelto a la Tierra por el Hayabusa (MUSES-C). Los asteroides que se cree que corresponden a meteoritos de condritas carbonáceas se conocen como asteroides de tipo C y la muestra del asteroide 162173 Ryugu devuelta por la nave espacial Hayabusa2 es un ejemplo de esta clase de asteroides.
La distribución de asteroides de tipo S / C dentro del cinturón de asteroides tiene una gran proporción de asteroides de tipo S en la parte interior del cinturón de asteroides, mientras que la proporción de asteroides de tipo C aumenta hacia el borde exterior. Se espera este arreglo, pero no es una distribución "nítida", sino más bien "borroso". La observación de esta distribución se considera una evidencia de que los asteroides se han movido en una dirección radial a través del sistema solar y se han mezclado durante la formación del cinturón de asteroides que vemos hoy.
Más lejos en el sistema solar se encuentran los asteroides de tipo D. Justo afuera del cinturón de asteroides hay un grupo de pequeños cuerpos conocidos como Cibeles (3.3 a 3.7 au), que consisten predominantemente en asteroides de tipo D. Los asteroides de tipo D también forman la mitad de la población de objetos en el grupo Hilda más distante (3,7 a 4,2 au) y el de los troyanos de Júpiter (alrededor de 5,2 au). El meteorito del lago Tagish se considera un meteorito relacionado con el tipo D y su análisis sugiere que es la más primitiva de las condritas carbonáceas. También se sabe que los asteroides de tipo D tienen un espectro similar al de los cometas, que se sabe que contienen una gran cantidad de componentes volátiles como agua y dióxido de carbono. A juzgar por el análisis del meteorito Tagish y los resultados de la observación de cometas, se cree que los asteroides de tipo D se formaron más allá de la línea de nieve de dióxido de carbono, donde el dióxido de carbono formó partículas sólidas (así como hielo de agua).
Mirando hacia el borde exterior del sistema solar alrededor de Neptuno, hay muchos objetos transneptunianos y centauros que se asemejan a los asteroides del cinturón de asteroides. Algunos de estos objetos se han acercado a la Tierra en forma de cometas, pero la pregunta sigue siendo si hay algún objeto en el cinturón de asteroides que haya migrado desde más lejos donde se formaron los asteroides de tipo D durante las primeras etapas de la formación del sistema solar.
Resultados de la investigacion
En el cinturón de asteroides En general, se considera que los asteroides con tamaños superiores a ~ 100 km de diámetro han evitado una destrucción catastrófica y se cree que son la población superviviente de los planetesimales que se formaron al principio de la formación del sistema solar. Por lo tanto, nuestro equipo de investigación internacional realizó un estudio espectroscópico de asteroides con diámetros de ~ 100 km o más en el cinturón de asteroides para adquirir datos espectroscópicos de infrarrojo cercano para objetos que no han obtenido previamente datos de observación con el fin de descubrir la distribución de los planetesimales y la composición. de tales objetos durante la formación del cinturón de asteroides.
En la encuesta espectroscópica, descubrimos que 203 Pompeja, con un diámetro de 110 km, tiene un espectro más rojo incluso que el de los asteroides de tipo D (Figura 1). Es más, El examen de observaciones pasadas reveló que 269 Justitia, con un diámetro de 55 km y cuyo espectro muy rojo había sido previamente registrado, tiene un enrojecimiento similar al de 203 Pompeja (Fig. 1).
En la figura de la izquierda, los espectros típicos de los asteroides cercanos a la Tierra actualmente conocidos, Los asteroides del cinturón de asteroides y los asteroides troyanos que son asteroides oscuros con un albedo (reflectancia absoluta) de 0,1 o menos se comparan con los espectros de 203 Pompeja y 269 Justitia. El asteroide 162173 Ryugu es un asteroide de tipo C, mientras que Bennu (destino de la misión OSIRIS-REx de la NASA) es de tipo B. Los asteroides de tipo D tienen los espectros más rojos de los asteroides y son abundantes en la población troyana. Puede ver que 203 Pompeja y 269 Justitia son más rojos que incluso el asteroide tipo D más rojo.
Figura 2:Evolución del Sistema Solar. Creado en referencia a Neveu &Vernazza, 2019 y DeMeo &Carry, 2014. Crédito:NASA, JAXA
La figura de la derecha es una comparación de las lunas heladas oscuras, Centauros y objetos del sistema solar del borde exterior con albedo de 0,1 o menos, con 203 Pompeja y 269 Justitia. Se puede ver que 203 Pompeja y 269 Justitia tienen espectros similares a estos objetos transneptunianos.
Asteroides con un espectro muy rojo, como 203 Pompeja y 269 Justitia, no se han encontrado previamente en el cinturón de asteroides, Cibeles Grupos de troyanos Hilda o Jupiter. Pero cuando miramos el borde exterior del sistema solar, Se sabe que estos cuerpos celestes distantes y centauros tienen espectros similares o incluso más rojos. La comparación espectroscópica reveló que 203 Pompeja y 269 Justitia comparten características espectrales similares con los cuerpos celestes del sistema solar exterior y los de los centauros (Fig. 1).
Previous studies have pointed to the surfaces of the trans-Neptunian objects and Centaurs, which have a redder spectra than the D-type asteroids, being covered with complex organic matter. These two objects in the asteroid belt may therefore also be covered with organic matter.
Scientific significance of this research
The surface of trans-Neptunian objects and Centaurs are covered with complex organics, which are thought to be produced from simple organic compounds such as methane and methanol ice.
Por otra parte, the analysis of meteorites thought to correspond to the D-type asteroids suggests that D-type asteroids formed further out than the carbon dioxide snow line.
The three snow lines related to this work are the water ice snow line, the carbon dioxide snow line and the organic compound snow line, and are located steadily further from the sun in this order.
Let's now look at the evolution of planetesimals from the perspective of the solar system formation model. In the classical solar system formation model, the planets did not move from their location during the early stages of formation to the present day. Sin embargo, more recent models suggest that the movement of planets such as Jupiter in the early solar system caused the gravitational field to shift and mixing to occur.
Combining the idea of the snow lines with the latest solar system formation model, the following can be supposed:
The distribution of asteroids within the asteroid belt show that asteroids with a very red spectra are much less common than D-type asteroids (Figure 2). This is consistent with the location of the snow lines combined with the latest solar system formation model, and is supporting evidence for this model of solar system formation.
Asteroid 162173 Ryugu, from which Hayabusa2 returned a sample, is a C-type asteroid and thought to have formed outside the water ice snow line before moving to a position closer to the Earth (Fig. 2).
Sin embargo, asteroids 203 Pompeja and 269 Justitia that were discovered here are thought to have been formed near the outer edge of the solar system beyond the distant organic snow line and then moved to the asteroid belt during the early epoch of the solar system's formation (Fig. 2).
By exploring these kinds of objects, it is highly possible that information regarding the outer regions of the solar system beyond the organic compound snow line during the solar system's formation can be obtained without having to travel to the outer edge of the solar system. This is worth considering as candidate destination mission targets in the future.
