Хаббл и Webb нашли следы ранней истории Солнечной системы в объектах за Нептуном
- Хаббл и Webb совместно наблюдали один участок неба и помогли обнаружить 27 ранее неизвестных транснептуновых объектов.
- Малые объекты сохранили цветовые закономерности, похожие на закономерности более крупных тел, вопреки ожиданиям о сильном влиянии столкновений.
- Распределения размеров холодной и горячей популяций оказались похожими, но объяснение сходства и сохранности поверхностей пока не установлено.
Что обнаружили телескопы за орбитой Нептуна
Телескопы «Хаббл» и James Webb помогли астрономам изучить малые тела за орбитой Нептуна и обнаружить 27 ранее неизвестных транснептуновых объектов. Совместный анализ дал не только новые сведения о размерах и цветах этих далёких ледяных тел, но и неожиданный результат: небольших объектов оказалось меньше, чем предсказывали некоторые теории. При этом их цветовые характеристики оказались близки к характеристикам более крупных тел в тех же областях.
Транснептуновые объекты важны для изучения ранней Солнечной системы, поскольку многие из них не превратились в полноценные планеты и сохранились как малые тела. В исследовании они рассматриваются как остатки материала, из которого формировались планеты. Их поверхности могут хранить сведения об условиях рождения и последующих изменениях. Наблюдать их трудно: эти объекты светят более чем в сто миллионов раз слабее тел, различимых невооружённым глазом.
Результаты представлены в двух исследованиях, опубликованных в The Astronomical Journal. Работы посвящены размерам, составу и древней истории вновь выявленных объектов. Исследовательские группы под руководством докторантов Университета Виктории в Канаде и Университета Северной Аризоны провели самое глубокое на тот момент обследование транснептуновых объектов. Команда из Виктории работала под руководством Национального исследовательского совета Канады.
Как устроено исследование далёких ледяных тел
Оба космических телескопа одновременно наблюдали один участок неба, но собирали разные виды света. «Хаббл» регистрировал видимое излучение, а Webb — инфракрасное. Сопоставление данных позволило астрономам исследовать цвета объектов, оценить их размеры и определить особенности движения вокруг Солнца. Именно сочетание двух типов наблюдений помогло изучить тусклые тела, которые сложно обнаружить и исследовать одним способом.
Цвета дают исследователям подсказки о химическом составе поверхности и помогают различать возможную историю объектов. В работе их значение сравнивается с отпечатками: по ним можно судить об индивидуальных свойствах тела. Однако цвет сам по себе не даёт окончательного ответа о том, что происходило с поверхностью. Поэтому его сопоставляли с размерами и орбитальными характеристиками, чтобы увидеть общие закономерности среди далёких объектов.
Исследователи разделяли транснептуновые объекты на динамически «холодные» и «горячие» популяции. Эти названия описывают не температуру, а особенности орбит. Холодные тела движутся по сравнительно круговым траекториям и остаются близко к плоскости, в которой обращается большинство планет. Горячие объекты, напротив, имеют более вытянутые орбиты и перемещаются выше и ниже основной плоскости Солнечной системы.
Две популяции с разной орбитальной историей
Холодные транснептуновые объекты, согласно описанию исследования, в основном остались в областях, где сформировались. Их орбиты относительно спокойные и не слишком вытянутые, а движение сохраняет близость к общей плоскости планетных орбит. Это делает их важными для сравнения с телами, чьи траектории заметно менялись. Наблюдения показали, что даже самые малые представители холодной популяции сохраняют цветовые особенности, похожие на особенности более крупных объектов.
Горячие объекты имеют другую предполагаемую историю: они сформировались между нынешними орбитами Урана и Нептуна, а затем были рассеяны наружу, когда гигантские планеты меняли положение в ранней Солнечной системе. Теперь их орбиты сильнее вытянуты, а путь проходит и над, и под основной плоскостью планет. Несмотря на такое динамическое прошлое, цветовые закономерности этой популяции также связаны с условиями формирования.
Сходство цветовых характеристик холодных и горячих объектов особенно примечательно на фоне различия их орбитальной истории. Горячие тела подверглись перестройке траекторий, тогда как холодные в значительной степени остались возле мест рождения. Тем не менее обе группы демонстрируют цветовые связи, которые исследователи считают следами происхождения. Наблюдения указывают на то, что эти признаки изменились меньше, чем можно было ожидать за время существования Солнечной системы.
Неожиданные результаты и открытые вопросы
До получения данных учёные предполагали, что малые транснептуновые тела должны особенно заметно испытывать последствия повторяющихся столкновений за миллиарды лет. Удары могли дробить объекты, открывать свежий материал и тем самым менять состав и цвет поверхности. Однако новые объекты показали общие цветовые соотношения, похожие на те, что наблюдаются у крупных тел. Это не соответствует простому ожиданию, что малые тела обязательно должны выглядеть иначе из-за частых столкновений.
Пока остаются как минимум два возможных объяснения. Объекты могли пережить меньше столкновений, чем предполагали астрономы, либо их поверхности способны сохранять исходный состав даже после ударов. Данные пока не позволяют выбрать между этими вариантами. Руководившая исследованием цвета и состава докторантка Университета Северной Аризоны Анастасия Морган отметила, что малые тела, похоже, сохраняют историю своего формирования. Соавтор Дэвид Триллинг подчеркнул, что горячие объекты несут признаки места рождения, несмотря на перемены орбит.
Данные Webb добавили ещё один результат: распределения объектов по размерам у горячей и холодной популяций оказались удивительно похожими. Это особенно интересно потому, что, согласно исследованию, группы сформировались в разных областях ранней Солнечной системы. Сходство может означать, что процессы образования планетезималей действовали сходным образом в разных условиях. Но наблюдения пока не объясняют, почему распределения совпадают, как именно сохраняются поверхности и насколько часто происходили столкновения.
Источник: ScienceDaily
