Габбл і Вебб знайшли сліди ранньої історії Сонячної системи в об’єктах за Нептуном
- Габбл і Вебб спільно спостерігали за однією ділянкою неба й допомогли виявити 27 раніше невідомих транснептунових об’єктів.
- Малі об’єкти зберегли колірні закономірності, подібні до закономірностей більших тіл, усупереч очікуванням щодо сильного впливу зіткнень.
- Розподіли розмірів холодної та гарячої популяцій виявилися подібними, але пояснення цієї подібності та збереженості поверхонь поки що не встановлено.
Що виявили телескопи за орбітою Нептуна
Телескопи «Габбл» і «Джеймс Вебб» допомогли астрономам вивчити малі тіла за орбітою Нептуна та виявити 27 раніше невідомих транснептунових об’єктів. Спільний аналіз дав не лише нові відомості про розміри й кольори цих далеких крижаних тіл, а й несподіваний результат: малих об’єктів виявилося менше, ніж передбачали деякі теорії. Водночас їхні колірні характеристики виявилися близькими до характеристик більших тіл у тих самих областях.
Транснептунові об’єкти важливі для вивчення ранньої Сонячної системи, оскільки багато з них не перетворилися на повноцінні планети й збереглися як малі тіла. У дослідженні їх розглядають як залишки матеріалу, з якого формувалися планети. Їхні поверхні можуть зберігати відомості про умови виникнення та подальші зміни. Спостерігати за ними важко: ці об’єкти світять більш ніж у сто мільйонів разів слабше за тіла, видимі неозброєним оком.
Результати представлені у двох дослідженнях, опублікованих у The Astronomical Journal. Роботи присвячені розмірам, складу та давній історії нещодавно виявлених об’єктів. Дослідницькі групи під керівництвом докторантів Університету Вікторії в Канаді та Університету Північної Аризони провели найглибше на той час дослідження транснептунових об’єктів. Команда з Вікторії працювала під керівництвом Національної дослідницької ради Канади.
Як вивчають далекі крижані тіла
Обидва космічні телескопи одночасно спостерігали за тією самою ділянкою неба, але збирали різні типи світла. «Габбл» реєстрував видиме випромінювання, а «Вебб» — інфрачервоне. Зіставлення даних дало астрономам змогу дослідити кольори об’єктів, оцінити їхні розміри й визначити особливості їхнього руху навколо Сонця. Саме поєднання двох типів спостережень допомогло вивчити тьмяні тіла, які складно виявити й дослідити лише одним способом.
Кольори дають дослідникам підказки про хімічний склад поверхні й допомагають розрізняти можливу історію об’єктів. У роботі їхнє значення порівнюють із відбитками: за ними можна судити про індивідуальні властивості тіла. Однак сам по собі колір не дає остаточної відповіді про те, що відбувалося з поверхнею. Тому його зіставляли з розмірами й орбітальними характеристиками, щоб побачити загальні закономірності серед далеких об’єктів.
Дослідники поділяли транснептунові об’єкти на динамічно «холодні» й «гарячі» популяції. Ці назви описують не температуру, а особливості орбіт. Холодні тіла рухаються порівняно коловими траєкторіями й залишаються близько до площини, у якій обертається більшість планет. Гарячі об’єкти, навпаки, мають більш витягнуті орбіти й переміщуються вище та нижче від основної площини Сонячної системи.
Дві популяції з різною орбітальною історією
Холодні транснептунові об’єкти, згідно з описом дослідження, здебільшого залишилися в областях, де сформувалися. Їхні орбіти відносно спокійні й не надто витягнуті, а рух зберігає близькість до спільної площини планетних орбіт. Це робить їх важливими для порівняння з тілами, чиї траєкторії помітно змінювалися. Спостереження показали, що навіть найменші представники холодної популяції зберігають особливості забарвлення, подібні до особливостей більших об’єктів.
Гарячі об’єкти мають іншу ймовірну історію: вони сформувалися між нинішніми орбітами Урана й Нептуна, а потім були розсіяні назовні, коли гігантські планети змінювали положення в ранній Сонячній системі. Тепер їхні орбіти сильніше витягнуті, а шлях проходить і над, і під основною площиною планет. Попри таке динамічне минуле, закономірності забарвлення цієї популяції також пов’язані з умовами формування.
Подібність кольорових характеристик холодних і гарячих об’єктів особливо примітна на тлі відмінностей в історії їхніх орбіт. Гарячі тіла зазнали перебудови орбіт, тоді як холодні значною мірою залишилися поблизу місць свого народження. Попри це, обидві групи демонструють кольорові закономірності, які дослідники вважають слідами їхнього походження. Спостереження свідчать про те, що ці ознаки змінилися менше, ніж можна було очікувати за час існування Сонячної системи.
Неочікувані результати та відкриті питання
До отримання даних учені припускали, що малі транснептунові тіла мали б особливо помітно зазнати наслідків повторюваних зіткнень протягом мільярдів років. Удари могли роздрібнювати об’єкти, оголювати свіжий матеріал і таким чином змінювати склад і колір поверхні. Однак нові об’єкти показали загальні кольорові співвідношення, подібні до тих, що спостерігаються у великих тіл. Це не відповідає простому очікуванню, що малі тіла неодмінно мали б виглядати інакше через часті зіткнення.
Поки що залишаються щонайменше два можливі пояснення. Об’єкти могли пережити менше зіткнень, ніж припускали астрономи, або їхні поверхні здатні зберігати початковий склад навіть після ударів. Наявні дані поки не дають змоги вибрати між цими варіантами. Анастасія Морган, аспірантка Університету Північної Аризони, яка керувала дослідженням кольору й складу, зазначила, що малі тіла, схоже, зберігають історію свого формування. Співавтор дослідження Девід Триллінг наголосив, що гарячі об’єкти несуть ознаки місця свого народження, попри зміни орбіт.
Дані Webb додали ще один результат: розподіли об’єктів за розмірами в гарячій і холодній популяціях виявилися напрочуд подібними. Це особливо цікаво, адже, згідно з дослідженням, ці групи сформувалися в різних областях ранньої Сонячної системи. Подібність може означати, що процеси утворення планетезималей відбувалися схожим чином за різних умов. Однак спостереження поки не пояснюють, чому розподіли збігаються, як саме зберігаються поверхні та наскільки часто відбувалися зіткнення.
Джерело: ScienceDaily
