Новые открытия о транснептуновых объектах: загадки и удивительные факты

Недавние исследования, проведенные с помощью космических телескопов Хаббл и Джеймс Уэбб, открыли новые горизонты в изучении транснептуновых объектов (ТНО) — небольших, тусклых, ледяных тел, находящихся на орбите вокруг Солнца за пределами Нептуна. Эти два мощных инструмента астрономии совместно обнаружили 27 новых ТНО, все из которых имеют диаметр менее 25 миль (40 километров), причем самый маленький из них составляет всего 6 миль (10 километров) в диаметре.

Происхождение и характеристики ТНО

Транснептуновые объекты, как следует из их названия, находятся на орбитах, расположенных далеко за пределами Нептуна. Некоторые из них образовались в этих удаленных регионах в начале формирования солнечной системы, представляя собой небольшие планетезимали, которые не смогли стать полноценными планетами. Модели формирования ТНО предсказывали, что они должны были подвергаться множественным ударам, которые смешивали бы их поверхностные материалы, в результате чего их состав и цвет отличались бы от более крупных ТНО. Однако новые наблюдения, проведенные аспирантами Анастасией Морган из Северной Аризоны и Мариэль Эдуардо из Университета Виктории, показали противоположное: маленькие ТНО выглядят так же нетронутыми, как в день их формирования. Анастасия Морган, возглавлявшая анализ цвета и состава, отметила: "Можно представить себе сценарий, в котором удары и фрагментация изменяют состав поверхности, и тогда мы увидим различия в цвете поверхности маленьких ТНО по сравнению с их более крупными собратьями. Поэтому действительно интересно видеть, что самые маленькие объекты каким-то образом 'помнят' и сохраняют историю своего формирования."

Динамика ТНО: холодные и горячие объекты

ТНО, родом из пояса Койпера, движутся по почти круговым орбитам вокруг Солнца и находятся на уровне эклиптики — воображаемой плоскости, на которой вращаются планеты и другие объекты. Они считаются динамически 'холодными', поскольку с момента их формирования практически не изменяли свои орбиты. В то же время существуют и другие ТНО, которые образовались между седьмой и восьмой планетами — Ураном и Нептуном. Однако прежде чем они могли быть ассимилированы в эти миры, они были выброшены гравитационными резонансами в область далеко за Нептуном, образуя так называемый 'Разбросанный Диск' объектов с сильно вытянутыми орбитами, значительно наклоненными к плоскости солнечной системы. Эти ТНО называют динамически 'горячими'. Тем не менее, даже 'горячие' ТНО, похоже, сохранили свой первоначальный состав поверхности. Дэвид Триллинг из Северной Аризоны отметил: "Эти динамически горячие ТНО сохраняют следы того, где они были рождены, даже несмотря на то, что их орбиты были перемешаны с тех пор."

Загадки и новые данные

Это приводит к двум удивительным возможностям. Либо в удаленных областях солнечной системы происходит гораздо меньше ударов, чем предполагали астрономы, что не соответствует нашим представлениям о плотности объектов в этом регионе, либо удары и столкновения действительно происходят, но по какой-то причине не разрушают поверхность маленьких ТНО так, как мы могли бы ожидать. Благодаря инфракрасному зрению телескопа Джеймс Уэбб, Мариэль Эдуардо смогла определить распределение размеров ТНО. При наблюдении в видимом свете яркость ТНО зависит от отражательной способности их поверхности, известной как альбедо. Однако в инфракрасном диапазоне яркость объекта в основном зависит от его размера, что позволяет точно определить диаметры 27 ТНО. Удивительно, но оказалось, что очень маленьких ТНО меньше, чем предсказывали модели их формирования. Мариэль Эдуардо отметила: "Интересно, что процесс формирования планетезималей приводит к тому, что распределение размеров оказывается одинаковым как для холодных, так и для горячих популяций, несмотря на то, что они формировались в разных регионах ранней солнечной системы. Процесс, похоже, не чувствителен к условиям диска, в котором формируются планеты, создавая схожие размеры планетезималей, независимо от того, горячий он или холодный, плотный или рыхлый."

Технические достижения

Эти наблюдения ставят перед Хабблом и JWST новые задачи. ТНО невероятно тусклые, их яркость колеблется между 24.1 и 29.3 величинами, что эквивалентно наблюдению роя светлячков на Луне с Земли. Таким образом, это самое глубокое исследование относительно неизвестной области за Нептуном, что вполне ожидаемо от двух мощных космических телескопов, работающих вместе. Исследование было опубликовано в The Astronomical Journal 8 сентября в виде двух отдельных статей: одна посвящена цвету и составу, другая — распределению размеров ТНО.