Centaur (küçük gezegen)

Centaur, Güneş Sisteminin dış bölgesindeki gaz devleri Jüpiter ve Neptün gezegenleri arasında, tutarlı olmayan yörüngelerde bulunan bir küçük Güneş Sistemi cismidir. Bu cisimlerin yörüngelerindeki tutarsızlık, bir veya birden çok büyük gezegenin yörüngeleriyle kesişmelerinden kaynaklanır. Centaur'ların kendileri, kısa ömürlü kararsız yörüngelere sahiptir ve birkaç milyon yıl içinde Kuiper kuşağı nesnelerinin aktif olmayan popülasyonundan Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızlarının aktif grubuna geçiş yaparlar.

Neredeyse tümünün yörüngelerinin dinamik ömrü birkaç milyon yılla sınırlı olup, muhtemelen ters yön yörüngeye sahip olan 514107 Kaʻepaokaʻawela adlı cisim bu duruma bir istisna teşkil etmektedir. Centaurlar asteroitler ve kuyruklu yıldızların tipik karakteristik özelliklerini taşımaktadır.

Büyük cisimler kaynaklı gözlemsel zorluklar, toplam centaur popülasyonunun tam olarak belirlenmesini zorlaştırmaktadır. Bununla birlikte, 1 kilometre çapından daha büyük olan centaur sayısının yaklaşık olarak 44.000 ila 10 milyon arasında olabileceği tahmin edilmektedir.

Bilinen ilk centaur olan 944 Hidalgo Jet İtki Laboratuvarı tanımlamasıyla 1920 yılında keşfedilmiş, ancak 1977 yıında 2060 Chiron'un bulunuşuna dek ayrı bir küçük gezegen grubu olarak tanınmamıştır. Bilinen en büyük centaur, ana asteroit kuşağında yer alan orta büyüklükteki bir asteroit boyutlarında olan 260 kilometrelik çapıyla 1997 yılında keşfedilen ve kendine ait bir halka sistemi bulunan 10199 Chariklo'dur.

2004 yılında Cassini sondası tarafından görüntülenen Satürn'ün uydusu Phoebe'nin Kuiper kuşağı kökenli olarak Satürn tarafından yakalanmış bir centaur olabileceğine dair çeşitli kanıtlar olmasına rağmen, halihazırda hiçbir centaur yakından fotoğraflanmamıştır. Bununla birlikte, Hubble Uzay Teleskobu tarafından 8405 Asbolus'un yüzey özelliklerine ilişkin bazı kanıtlar toplanmıştır.

Dış Güneş Sistemi kaynaklı olduğu düşünülen cüce gezegen Ceres'in de eski bir centaur olabileceği kabul edilebilmekle birlikte, günümüzde bilinen tüm centaurlar Güneş Sistemi kaynaklı değildir.

Cenaur benzeri yörüngelere sahip olduğu bilinen yaklaşık 30 cicim ile birlikte kuyruklu yıldız benzeri bir komaya sahip olduğu keşfedilmiş olup, 2060 Chiron, 60558 Echeclus ve 29P/Schwassman-Wachmann 1 adlı üç cismin ise tamamen Jüpiter'in ötesindeki yörüngelerde bulunabilen seviyelerde uçucu malzemeler içerdiği bilinmektedir.

Chiron ve Echeclus hem centaur hem de kuyruklu yıldız olarak sınıflandırılırken, Schwassmann-Wachmann 1 ise yalnızca kuyruklu yıldız tanımına sahiptir. 52872 Okyrhoe gibi diğer centaurların da komaları olabileceğinden şüphelenilmektedir. Güneş'e yeterince yaklaşabilecek olan herhangi bir centaurun da bir koma oluşturması beklenmektedir.

Centaurların bulundukları bölge, Güneş Sisteminin doğası gereği tutarsız olan Güneş'e 5 ila 30 AU mesafedeki bir yerdir. Kuiper kuşağı kaynaklı olduğu ileri sürülen bu cisimler, Güneş Sistemi içinde görece kısa bir zaman diliminde bulunacak ve belirli bir süre sonunda sistemin dışına doğru savrulacaklardır. Bu bölgedeki yörüngelerin doğasında var olan uzun vadeli istikrarsızlık nedeniyle, şu anda herhangi bir gezegenin yörüngesinden geçmeyen ve gibi centaurlar bile, dev gezegenlerden birinin veya daha fazlasının yörüngesinden geçmeye başlayana kadar tedirgin olacak şekilde kademeli olarak değişen yörüngelerdedir. Cisimlerin bulundukları bölgedeki kararsızlıklar nedeniyle tutarlı ve net bir tanımlama yapılamamakta olup, kimi gökbilimciler yalnızca yarı büyük ekseni bu bölgeye isabet eden cisimleri centaur olarak kabul ederken, kimileri ise enberileri bu bölgeye isabet eden herhangi bir cismi centaur olarak kabul etmektedir.

Küçük Gezegen Merkezi (Minor Planet Center-MPC) centaurları Jüpiter'in yörüngesinin ötesinde bir enberiye (5,2 AU < q) ve Neptün'ünkinden daha küçük bir yarı büyük eksene (a < 30,1 AU) sahip olan cisimler olarak tanımlamaktadır. Ancak günümüzde MPC centaurları ve dağınık disk cisimlerini genellikle tek bir grup olarak listelemektedir.

Jet İtki Laboratuvarı (JPL) da benzer şekilde centaurları Jüpiter ve Neptün'ün yarı büyük eksenleri arasında (5,5 AU ≤ a ≤ 30,1 AU) bir yarı büyük eksene sahip olarak tanımlamaktadır. JPL Küçük Cisim Veritabanı 707 adet cantaur ve 19 Chiron tipi kuyruklu yıldızı listelemektedir.

Buna karşılık, Deep Ecliptic Survey (DES) centaurları dinamik bir sınıflandırma şeması kullanarak tanımlamaktadır. Bu sınıflandırmalar, 10 milyon yıl boyunca takip edildiğinde cismin mevcut yörüngesinin davranışındaki değişime dayanmaktadır. DES yapmış olduğu simülasyonla, centaurları herhangi bir zamandaki anlık enberisi Neptün'ün aynı dönem içindeki yarı büyük ekseninden daha küçük olan ve rezonans olmayan cisimler olarak tanımlamaktadır. Bu tanım ile centaurların bir gezegenin yörüngesiyle kesişen cisimler olarak tanımlanabilmesi ve mevcut yörüngelerinde nispeten kısa yaşam süreleri olduğunu gösterilmesi amaçlanmıştır.

The Solar System Beyond Neptune (2008) adlı derleme, yarı büyük ekseni Jüpiter ve Neptün'ün yarı büyük eksenleri arasında olan ve Jüpiter'e bağlı Tisserand parametresi 3,05 değerinin üzerinde olan cisimleri centaur olarak tanımlamaktadır. Tisserand parametresi bunun altında olan cisimler ve Kuiper kuşağı cisimlerinin hariç tutulması amacıyla Satürn'ün enberisinin yarısına kadar uzanan tahmini bir enberi sınırı (q ≤ 7. 35 AU) belirlenmiş olup, böylelikle Jüpiter ailesi kuyrukluyıldızları olarak ve yarı büyük ekseni Neptünden büyük olan kararsız yörüngelerdeki nesneleri dağınık diskin üyeleri olarak sınıflandırmaktadır.

Diğer gökbilimciler centaurları, Neptün'ün yörüngesi içinde bir enberi ile rezonans göstermeyen ve muhtemelen önümüzdeki 10 milyon yıl içinde bir gaz devinin Hill küresini aşacağı kanıtlanabilen nesneler olarak tanımlamayı tercih etmektedir, böylece centaurlar içe doğru ve daha hızlı saçılan aynı zamanda da tipik saçılmış disk nesnelerinden daha güçlü bir şekilde diğer gezegenlerle etkileşime giren nesneler olarak düşünülebilir.

Gladman & Marsden (2008) önermiş olduğu yeni adlandırma kriterleri centaur olarak sınıflandırılmış olan bazı nesneleri Jüpiter ailesi kuyrukluyıldızları haline getirmektedir. Buna göre; hem Echeclus (q = 5,8 AU, TJ = 3,03) hem de Okyrhoe (q = 5,8 AU; TJ = 2,95) geleneksel olarak cantaur olarak sınıflandırılmıştır. Bir asteroid olarak kabul edilen, ancak JPL tarafından cantaur olarak sınıflandırılan Hidalgo (q = 1,95 AU; TJ = 2,07) da kategorisini Jüpiter ailesi kuyruklu yıldız olarak değiştirecektir. Schwassmann-Wachmann 1 (q = 5.72 AU; TJ = 2.99) kullanılan tanıma bağlı olarak hem cantaur hem de Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızı olarak sınıflandırılmıştır.

Sınıflandırma yöntemlerindeki yukarıda sayılan farklılıklar arasında kalan nesnelerden yarı büyük ekseni 32 AU olan ancak hem Uranüs hem de Neptün'ün yörüngelerini kesen bulunmaktadır. Bu cisim Derin Ekliptik Araştırması (DES) tarafından bir dış centaur olarak listelenmiştir. İç centaurlar arasında, Jüpiter'e çok yakın bir enberi mesafesine sahip olan (434620) 2005 VD, hem JPL hem de DES tarafından bir centaur olarak listelenmiştir.

Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızlarına dönüşen centaurların %72'si de dahil olmak üzere, Kuiper Kuşağı cisimlerinin centaurların bulunduğu bölgedeki evriminin yakın tarihli bir yörünge simülasyonu, tüm centaurların %21'inin yörüngesinin kesiştiği 5,4 ile 7,8 AU arasında kısa ömürlü bir "yörünge geçidi" tanımlamıştır. Bu bölgede 29P/Schwassmann-Wachmann, P/2010 TO20 LINEAR-Grauer, P/2008 CL94 Lemmon ve 2016 LN8 olmak üzere dört cismin bulunduğu bilinmektedir. Bununla birlikte, simülasyonlar henüz tespit edilmemiş 1000'den fazla 1 km yarıçapından büyük boyutlu cisim olabileceğini göstermektedir. Bu geçiş bölgesindeki cisimler önemli faaliyetler gösterebilir ve centaur ile Jüpiter ailesi kuyruklu yıldız popülasyonları arasındaki ayrımı daha da bulanıklaştıran önemli bir evrimsel geçiş durumundadır.

Uluslararası Astronomi Birliği'nin Küçük Cisim İsimlendirme Komitesi tartışmanın herhangi bir tarafına resmi olarak ağırlık vermemiştir. Bu konuda yapmış olduğu düzenlemede; TNO'lar ve kuyruklu yıldızlar arasındaki centaur benzeri, "yarı büyük eksenleri Neptün'ünkinden daha büyük olan kararsız, rezonanssız, dev gezegen geçişli yörüngelerdeki nesneler"in diğer melez ve şekil değiştiren efsanevi yaratıkların adlarıyla adlandırılması politikasını benimsemiştir. Bu kapsamda, bugüne kadar yalnızca Ceto ve Phorcys ile Typhon ve Echidna adlı ikili cisimler yeni politikaya göre adlandırılmıştır.

Bu diyagram bilinen centaurların yörüngelerini gezegenlerin yörüngeleriyle ilişkili olarak göstermektedir. Seçilen nesneler için, yörüngelerin dışmerkezliği enberiden enöteye uzanan kırmızı çizgilerle gösterilmiştir.

Centaurların yörüngeleri yüksek oranda dış merkezli olanlardan (Pholus, Asbolus, Amycus, Nessus) daha dairesel olanlara (Chariklo ve Satürn-geçişliler Thereus and Okyrhoe) kadar geniş bir dış merkezlilik aralığı sergilemektedir.

centaur popülasyonunun çok azında görülen aşırı ters yön yörünge eğikliğine (i > 60°) sahip olan bir centaurdur. Öylesine yüksek eğimli (79°) bir yörüngeyi takip etmektedir ki, izlemekte olduğu asteroit kuşağından başlayarak Satürn'ün yakınlarına kadar süren ve Güneş Sistemini dikine keserek çok geniş bir yol aldığı yörüngesi, Jüpiter'in Güneş etrafında kat etmekte olduğu yörüngesinden daha kısadır.

Bilinen bir düzineden fazla centaur ters yönlü bir yörüngeye sahiptir. Eğimleri ortalamadan (Dioretsa 160°) aşırıya ( 105°; ) kadar değişmektedir. Bu yüksek eğimli, ters yönlü centaurların on yedisinin tartışmalı bir şekilde yıldızlararası bir kökene sahip olduğu iddia edilmiştir.

Centaurlar yörünge rezonansları tarafından korunmadıkları için, yörüngeleri 106–107 yıllık bir zaman ölçeği içinde kararsızdır. Örneğin, 55576 Amycus Uranüs'ün 3:4 rezonansına yakın kararsız bir yörüngede bulunmaktadır. Cisimlerin yörüngeleri üzerinde yapılan dinamik çalışmalar, yörüngelerinin muhtemelen Kuiper kuşağından kısa periyotlu kuyruklu yıldızların ve Jüpiter ailesine geçiş yapan cisimlerin bir ara durumu olduğunu göstermektedir.

Bu cisimler Kuiper kuşağından tedirgin olmuş ve bunun üzerine Neptün'ü geçerek bu gezegenle kütleçekimsel bir etkileşime girmiş olabilirler. Bu cisimlerin yörüngeleri kaotiktir ve centaurların yörüngeleri dış gezegenlerden birine yaklaştıkça nispeten hızlı bir şekilde dönüşürler. Bazı centaurlar Jüpiter'i kesen yörüngelere doğru ilerlerken enberileri iç Güneş Sistemi'ne kadar küçülebilir ve eğer kuyruklu yıldız aktivitesi gösterirlerse Jüpiter ailesinde aktif kuyruklu yıldızlar olarak yeniden sınıflandırılabilirler. Centaurlar nihayetinde Güneş ya da bir gezegenle çarpışacak ya da gezegenlerden birine, özellikle de Jüpiter'e yaklaştıktan sonra yıldızlararası uzaya fırlatılacaklardır.

Centaurların nispeten küçük boyutları yüzeylerin uzaktan gözlemlenmesini zorlaştırsa da, renk indeksleri ile spektrumlar yüzey bileşimi ve cisimlerin kökeni hakkında bazı ipuçları sağlayabilir.

Centaurların renk çeşitliliği çok fazladır ve bu da basit bir yüzey bileşimi modeline karşı zorluk yaratmaktadır. Yan diyagramdaki renk indeksleri, bir nesnenin mavi (B), görünür (V) (yani yeşil-sarı) ve kırmızı (R) filtrelerle görünen büyüklüğünün ölçümleridir. Diyagram, bilinen renk indekslerine sahip tüm centaurlar için bu farklılıkları (abartılı renklerle) göstermektedir. Referans için, iki uydu: Triton ve Phoebe ve Mars gezegeni çizilmiştir (sarı etiketler, boyut ölçekli değildir).

İkinci kategoriye örnek olarak, Pholus'un kırmızımsı rengi olası bir radyoaktif kırmızı organik manto olarak açıklanırken, Chiron'un periyodik kuyrukluyıldız aktivitesi nedeniyle buzu açığa çıkmış ve bu da ona mavi/gri bir indeks kazandırmıştır. Bununla birlikte, aktif centaurlar maviden (Chiron) kırmızıya (166P/NEAT) uzanan renk aralığını kapsadığından, aktivite ve renk arasındaki korelasyon kesin değildir. Alternatif olarak, Pholus Kuiper kuşağından kısa bir süre önce dışarı itilmiş olabilir, bu nedenle yüzey dönüşüm süreçleri henüz gerçekleşmemiştir.

Delsanti ve diğerleri radyasyonun neden olduğu kızarma ve çarpışmaların neden olduğu kızarma gibi birbiriyle çakışan birden fazla süreç olduğunu öne sürmektedir.

Spektrumların yorumlanması, parçacık boyutları ve diğer faktörlerle ilişkili olarak genellikle belirsizdir, ancak spektrumlar yüzey bileşimi hakkında bir fikir sunmaktadır. Renklerde olduğu gibi, gözlemlenen spektrumlar da yüzeyin bir dizi modeline uyum sağlayabilir.

8405 Asbolus'un %15 Triton benzeri tholin, %8 Titan benzeri tholin, %37 amorf karbon ve %40 buz tholininin bir karışımı olduğu öne sürülmüştür.

Chiron bunların içinde en karmaşık olanı gibi görünmektedir. Gözlenen spektrumlar gözlem dönemine bağlı olarak değişmektedir. Su buzu belirtisi düşük aktivite döneminde tespit edilmiş ve yüksek aktivite döneminde kaybolmuştur.

1988 ve 1989 yıllarında Chiron enberi konumundayken yapılan gözlemlerde bu cismin koma görüntüsü sergilediği tespit edilmiştir. Bu nedenle, Chiron'un tipik olarak kuyruklu yıldızlardan çok daha geniş oluşuna ve bu konudaki süregelen tartışmalara rağmen Chiron hem küçük gezegen hem de kuyruklu yıldız olarak sınıflandırılmıştır. Chiron benzeri kuyruklu yıldız aktivitesi göstermekte olan 60558 Echeclus ve 166P/NEAT'e ilişkin gözlemlerde, 166/NEAT adlı cismin bir centaur yörüngesi izlemesine rağmen bir komasının bulunduğunun tespitiyle kuyruklu yıldız olarak sınıflandırılmasına karar verilmiştir. Diğer cisim olan Echeclus ise, tespit edilen bir koma görüntüsü olmamasına rağmen, gözlem yayının yeterli veri elde etmek için yeterli olmamasıyla cismin aktivitesinin halen daha sürmesi nedenleriyle hem bir centaur hem de bir kuyruklu yıldız olarak sınıflandırılmaktadır. Ancak, ATLAS araştırmasından elde edilen veriler ışığında Echeclus'un da kesin olarak kuyruklu yıldız benzeri aktivite gösterdiği anlaşılmıştır. Sonuç olarak bu şekilde yaklaşık 30 centaurun enberi noktalarına doğru hareket halinde olan aktif asteroitler olduğu tespit edilmiştir.

Echeclus ve Chiron’da az miktarda karbon monoksit bulunduğu tespit edilmiş ve karbonmonoksit üretimi değerinden türetilen değerlerin görünür bir koma oluşturmak için yeterli olduğu hesaplanmıştır. Her iki cisim için de hesaplanan karbonmonoksit üretim değeri, sıklıkla bir centaur olarak sınıflandırılan bir diğer aktif kuyruklu yıldız olan 29P/Schwassmann–Wachmann adlı cismin değerlerinden daha düşüktür.

Centaurlar ve kuyruklu yıldızlar arasında kesin bir yörüngesel farklılık bulunmamaktadır. Hem 29P/Schwassmann-Wachmann hem de 39P/Oterma tipik olarak bir centaur yörüngesi izlemeleri nedeniyle centaur sınıfına dahil edilmektedir. 39P/Oterma, 1963 yılında Jüpiter tarafından yörünge bozulmasına uğraması nedeniyle bir centaur yörüngesi kazanması öncesinde aktif bir koma görüntüsü göstermiş olup, halihazırda inaktif durumdadır.

Centaurların boyutları yüzlerce kilometre çapa kadar erişebilir. Bilinen en büyük centaurun çapı yaklaşık 300 kilometreden fazladır ve 20 AU mesefenin ötesinde bir konumda yer almaktadır.

Centaurların albedoları, 0,2 ile 0,02 arasında değişmektedir. Bu değer, centaurların çok karanlık görünümlü gök cisimleri olduğunu göstermektedir. Albedolarının düşük olması, yüzeylerinin toz ve kirle kaplı olmasından kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, kırmızı renk veren centaurlar, gri görünümlülere oranla daha yüksek albedo değeri göstermektedir. Kırmızı ve gri cantaurların albedo açısından birbirinden farklı popülasyonlar olduğu %99,95'lik bir güvenle ortaya konmuştur. Gri nesnelerin ortalama albedosu 0,06 ± 0,02 iken daha kırmızı nesnelerin ortalama albedosu ise 0,12 ± 0,05'tir.

Centaurların kökenleri üzerine yapılan çalışmalar son zamanlarda artmakla birlikte, konuya ilişkin çeşitli iddialar bulunmaktadır. Genel olarak bu cisimlerin Neptün ötesi bölgede yer alan dağınık disk nesneleri ve Kuiper kuşağı ile Oort bulutu nesnelerinin dev gezegenlerin çekim kuvveti nedeniyle yörüngelerinde yaşanan bozulmalar kaynaklı olarak Güneş sistemine çekildikleri, aynı zamanda bu tutarsız yörüngeler sebebiyle de belirli bir zaman sonra benzer şekilde Güneş sistemi dışına doğru itilecekleri hipotezi genel olarak kabul edilmektedir. Centaurlara benzer şekilde; Plutinolar da Kuiper kuşağı kaynaklı olduğu düşünülen ve iki renkli bir yapı sergileyen bir grup olup, Plüton tarafından oluşan yörünge bozulması nedeniyle tüm plutinoların da yörüngelerinin başlangıçta düşünüldüğü kadar kararlı olmadığına dair iddialar bulunmaktadır.

Bununla birlikte, centaurların Jüpiter'le yakın karşılaşmalar veya çarpışmalar sırasında tetiklenen parçalanma olaylarından kaynaklanıyor olabileceği hipotezi öne sürülmüştür. , P/2008 CL94 (Lemmon) ve P/2010 TO20 (LINEAR-Grauer) adlı centaurlarının yörüngeleri, keşfedilen ilk centaur olan 29P/Schwassmann-Wachmann kuyruklu yıldızının yörüngesine yakın geçmektedir ve cisimlerden birinin aktifken 29P'nin komasından geçmiş olabileceği yakın karşılaşmalar mümkündür.

Ayrıca en az bir centaur, , Satürn'ün düzensiz doğal uydu popülasyonu arasında çarpma, parçalanma veya gelgit bozulması kaynaklı bir kökene sahip olabilir.