Nya observationer från NASA:s rymdfarkost New Horizons antyder att Kuiperbältet – den stora, avlägsna yttre zonen av vårt solsystem befolkad av hundratusentals isiga, steniga planetbyggstenar – kan sträcka sig mycket längre ut än vi trodde.

I fart genom Kuiperbältets yttre kanter, nästan 60 gånger längre bort från solen än jorden, upptäcker instrumentet New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter (SDC) högre än förväntade nivåer av damm – de små frusna resterna av kollisioner mellan större Kuiper Bältesobjekt (KBO) och partiklar som sparkas upp från KBO:er som peppras av mikroskopiska dammimpaktorer från utsidan av solsystemet.

Avläsningarna trotsar vetenskapliga modeller om att KBO-populationen och densiteten av damm bör börja minska en miljard miles inom det avståndet och bidra till en växande mängd bevis som tyder på att den yttre kanten av Kuiperbältet kan sträcka sig miljarder miles längre än nuvarande uppskattningar —eller att det till och med kan finnas ett andra bälte utöver det vi redan känner.

Resultaten visas i The Astrophysical Journal Letters .

"New Horizons gör de första direkta mätningarna av interplanetärt damm långt bortom Neptunus och Pluto så att varje observation kan leda till en upptäckt", säger Alex Doner, huvudförfattare till tidningen och doktorand i fysik vid University of Colorado Boulder som arbetar som SDC-ledning.

"Tanken att vi kan ha upptäckt ett utökat Kuiperbält - med en helt ny population av objekt som kolliderar och producerar mer damm - ger ytterligare en ledtråd för att lösa mysterierna i solsystemets mest avlägsna regioner."

Designad och byggd av studenter vid Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) vid University of Colorado Boulder under ledning av professionella ingenjörer, har SDC upptäckt mikroskopiska dammkorn producerade av kollisioner mellan asteroider, kometer och Kuiperbältsobjekt längs New Horizons ' 5 miljarder mil, 18-årig resa genom vårt solsystem – som efter lanseringen 2006 inkluderade historiska förbiflygningar av Pluto 2015 och KBO Arrokoth 2019.

Det första vetenskapliga instrumentet på ett NASA-planetuppdrag som designades, byggdes och "flögs" av studenter, SDC räknar och mäter storleken på dammpartiklar och producerar information om kollisionshastigheterna för sådana kroppar i det yttre solsystemet.

De senaste, överraskande resultaten sammanställdes under tre år när New Horizons reste från 45 till 55 astronomiska enheter (AU) från solen – där en AU är avståndet mellan jorden och solen, cirka 93 miljoner miles eller 140 miljoner kilometer.

Dessa avläsningar kommer när New Horizons-forskare, med hjälp av observatorier som det japanska Subaru-teleskopet på Hawaii, också har upptäckt ett antal KBO långt bortom den traditionella yttre kanten av Kuiperbältet. Den här ytterkanten (där densiteten av föremål börjar minska) ansågs vara omkring 50 AU, men nya bevis tyder på att bältet kan sträcka sig till 80 AU eller längre.

När teleskopobservationer fortsätter, sa Doner, tittar forskare på andra möjliga orsaker till de höga SDC-dammavläsningarna. En möjlighet, kanske mindre sannolikt, är strålningstryck och andra faktorer som driver ut damm som skapats i det inre Kuiperbältet förbi 50 AU. New Horizons kunde också ha stött på kortlivade ispartiklar som inte kan nå de inre delarna av solsystemet och som ännu inte tagits med i de nuvarande modellerna av Kuiperbältet.

"Dessa nya vetenskapliga resultat från New Horizons kan vara första gången som någon rymdfarkost har upptäckt en ny population av kroppar i vårt solsystem", säger Alan Stern, New Horizons huvudforskare från Southwest Research Institute i Boulder. "Jag kan inte vänta på att se hur mycket längre ut dessa förhöjda dammnivåer från Kuiperbältet kommer."

Nu i sitt andra utökade uppdrag förväntas New Horizons ha tillräckligt med drivmedel och kraft för att fungera under 2040-talet, på avstånd över 100 AU från solen. Så långt ut, säger missionsforskare, kan SDC potentiellt till och med registrera rymdfarkostens övergång till en region där interstellära partiklar dominerar dammmiljön.

Med kompletterande teleskopiska observationer av Kuiperbältet från jorden har New Horizons, som den enda rymdfarkost som opererar i och samlar in ny information om Kuiperbältet, en unik möjlighet att lära sig mer om KBO:er, dammkällor och bältets vidd och interstellar. damm och dammskivorna runt andra stjärnor.

Mer information: Alex Doner et al, New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter observerar högre än förväntade flöden som närmar sig 60 au, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad18b0

Tillhandahålls av NASA