Аннотация:
Первоначально астрономы ожидали, что во внешних пределах Солнечной системы за орбитой Нептуна должно быть огромное количество крошечных ледяных объектов. Однако, используя космический телескоп Джеймса Уэбба и космический телескоп Хаббл для проведения самого глубокого на сегодняшний день исследования, исследовательская группа обнаружила, что реальность не соответствует некоторым теоретическим предсказаниям: количество этих микронебесных тел гораздо меньше, чем ожидалось ранее.
Это исследование сосредоточено на транснептуновых объектах (ТНО), которые представляют собой небольшие ледяные объекты, расположенные за пределами орбиты Нептуна и считающиеся «примитивными строительными материалами», оставшимися с раннего формирования Солнечной системы. Поскольку эти объекты хранят важную информацию о стадии зарождения Солнечной системы, они всегда были важным ключом к изучению процесса формирования планет.
Для поиска этих чрезвычайно далеких и слабых объектов исследовательская группа впервые совместно использовала космический телескоп Хаббл и космический телескоп Уэбб для проведения одновременных наблюдений одного и того же неба. Хаббл отвечает за наблюдение в видимом диапазоне света, а Уэбб — за инфракрасном диапазоне. Объединив данные этих двух источников, исследователи смогут определить орбиты, размеры и характеристики цвета поверхности этих небесных тел.
В ходе расследования исследовательская группа обнаружила в общей сложности 27 ранее неизвестных транснептуновых объектов. Некоторые из этих целей являются одними из самых маленьких и тусклых подобных объектов, когда-либо наблюдавшихся напрямую. Минимальный диаметр цели составляет около 5 километров, что составляет лишь одну пятую предела наблюдения самых совершенных наземных телескопов.
Эти объекты чрезвычайно тусклые, и большинство из них более чем в 100 миллионов раз тусклее, чем объекты, видимые невооруженным глазом. Насколько тусклой является одна из целей? Исследователи описывают, что найти это так же сложно, как стоять на Земле и наблюдать за небольшой группой светлячков, светящихся на поверхности Луны.
Изначально ученые ожидали, что количество таких объектов должно значительно увеличиться по мере уменьшения их размеров. Однако реальные наблюдения показывают, что количество небольших по размеру транснептуновых объектов значительно меньше, чем предсказывают некоторые модели формирования планет.
Это открытие имеет огромное значение для понимания истории формирования Солнечной системы.
Современная основная теория состоит в том, что пыль и крошечные частицы, вращавшиеся вокруг Солнца в ранней Солнечной системе, постепенно собирались, образуя небесные тела, называемые «планетами». Эти планетезимали в дальнейшем столкнулись и слились, образовав планеты. Однако регион за пределами Нептуна не смог завершить этот процесс, поэтому до сих пор сохранилось большое количество реликтов ранних этапов формирования.
Первоначально исследователи полагали, что множественные столкновения должны постоянно разрушать эти маленькие небесные тела, образуя все новые и меньшие фрагменты. Однако последние результаты показывают, что, похоже, это происходит не так, как ожидалось.
Помимо их небольшого количества, цвета этих объектов также удивили исследователей.
Согласно некоторым моделям, после миллиардов лет столкновений состав поверхности малых небесных тел должен существенно отличаться от состава поверхности крупных аналогичных небесных тел. Однако фактические наблюдения показали, что эти недавно открытые небольшие транснептуновые объекты имеют очень схожие цветовые характеристики с более крупными членами.
Поскольку цвет считается важным «отпечатком пальца» состава поверхности, этот результат означает, что эти крошечные небесные тела, возможно, сохранили первоначальные характеристики своего формирования на протяжении своей долгой истории и не изменили полностью свойства своей поверхности из-за частых столкновений.
Исследовательская группа дополнительно проанализировала два разных типа транснептуновых объектов.
Одна категория называется «холодными» транснептуновыми объектами. Эти небесные тела всегда движутся по почти круговой орбите вблизи главной плоскости Солнечной системы и, как полагают, в основном сохранили то состояние, в котором они находились при рождении. Другая категория называется «горячими» транснептуновыми объектами. Исследования полагают, что изначально они образовались в районе между Ураном и Нептуном. Позже, по мере миграции внешних планет-гигантов, они были выброшены на более далекие орбиты под действием силы тяжести. Теперь их траектории стали более наклонными и сильно эллиптическими.
Удивительно, но независимо от того, принадлежат ли они к «горячей» или «холодной» группе, эти небесные тела демонстрируют схожие закономерности распределения размеров.
Исследователи заявили, что это означает, что процесс формирования планетезималей может быть не очень чувствителен к первоначальной среде звездного диска в то время. Независимо от того, является ли среда образования более плотной или разреженной, более горячей или холодной, распределение образующихся планетезималей по размерам весьма похоже.
Что еще более интересно, эти небесные тела, похоже, все еще сохраняют характерную информацию о своем «месте рождения». Даже после миллиардов лет орбитальных возмущений или даже после того, как они были выброшены в отдаленные области, они все еще сохраняют следы периода своего формирования в физических характеристиках, таких как цвет.
Исследователи полагают, что это показывает, что эти небесные тела в некоторой степени «помнит», как они родились.
Это открытие не только бросает вызов некоторым моделям прогнозирования количества объектов за пределами Нептуна, но и создает новые ограничения для понимания механизма формирования планет на самых ранних стадиях развития Солнечной системы.
По мере того как телескопы Уэбба и Хаббла продолжают проводить более глубокие наблюдения, астрономы надеются объяснить, почему этих микроскопических объектов не так много, почему они могут сохранять свои первоначальные характеристики поверхности так долго и что эти явления отражают истинную историю рождения Солнечной системы.
Комментарии