13K
Модель, разработанная физиками из Израильского технологического института, впервые полноценно смогла объяснить уникальные свойства астероида Аррокот – наиболее удаленного от Солнца объекта, когда-либо посещавшегося космическими аппаратами, снимки которого были получены зондом NASA «New Horizons» 1 января 2019 года. Результаты проливают свет на формирование объектов пояса Койпера, а также помогут продвинуться в понимании эволюции спутниковых систем в целом. Выводы ученых представлены в журнале Nature.
«Посещение системы Плутона не стало окончанием приключений «New Horizons». Бывшая девятая планета – самый большой, но не единственный объект на дальних рубежах Солнечной системы. За Нептуном, в области, называемой поясом Койпера, проживают многочисленные похожие на астероиды объекты размером от нескольких метров до нескольких километров», – рассказывают авторы исследования.
Еще до прибытия «New Horizons» к основной цели планировалось, что его топливных ресурсов хватит для детального наблюдения не только за карликовой планетой, но и за одним или несколькими объектами пояса Койпера, если они будут не слишком далеко от исходной траектории космического аппарата.
После обширного исследования первый подходящий объект был найден космическим телескопом «Hubble». Затем команда миссии «New Horizons» скорректировала маршрут зонда так, чтобы он проходил рядом с выбранным далеким миром после завершения задачи по составлению карты Плутона. Пять лет спустя, и четыре после встречи с разжалованной планетой, космический аппарат промчался мимо астероида Аррокот, впервые в истории предоставив человечеству детальные снимки небольшого объекта пояса Койпера.
Сразу после получения первых изображений астероид Аррокот удивил своим уникальным внешним видом, напоминающим снеговика: 30-километровый контактно-двойной объект, состоящий из двух частей разного размера, соединенных между собой тонкой «шеей». По сути, он является результатом столкновения двух меньших космических тел.
Объяснить столь удивительную форму Аррокота, а также другие его свойства, в частности, медленную скорость вращения и большой угол наклона, оказалось не так-то просто.
«С одной стороны столкновение двух астероидов в поясе Койпера на большой скорости разрушит их, так как они, вероятно, в основном состоят из «мягких» льдов. С другой – если бы два объекта, вращаясь вокруг друг друга, медленно и мягко приближаясь до полного контакта, скорость вращения Аррокота была бы значительно выше измеренной. Кроме этого, угол наклона «снеговика» относительно плоскости его орбиты вокруг Солнца очень большой – 98 градусов – то есть он почти лежит на боку, что усложняло задачу», – пояснил Евгений Гришин, ведущий автор исследования.
Чтобы решить эту проблему, физики из Израильского технологического института посмотрели «шире». В их модели рассматриваются не только два прародителя Аррокота, вращающиеся вокруг друг друга, но и влияние Солнца. Динамика таких групп сложна и известна как проблема трех тел.
«Динамика гравитирующих тройных систем очень хаотична. Однако в нашем исследовании мы выяснили, что, хотя эта группа не развивалась простым и упорядоченным образом, она все же не вела себя совершенно беспорядочно», – добавил Евгений Гришин.
Модель показала, что орбита двух прародителей Аррокота вокруг друг друга по мере эволюции системы постепенно трансформировалась из широкой и относительно круглой в высокоэксцентричную эллиптическую, намного более медленную по сравнению с орбитальным периодом «снеговика» вокруг Солнца. Такая траектория в конечном итоге приводит к мягкому столкновению, которое, с одной стороны, не уничтожает исходные тела, а с другой – создает медленно вращающийся, сильно наклоненный объект, соответствующий свойствам Аррокота.
«Проведенные нами симуляции подтвердили эту картину и создали астероиды, очень похожие на Аррокота по внешнему виду, а также с его медленной скоростью вращения и большим углом наклона», – отметил Хагай Перетс, соавтор исследования.
Кроме этого физики выяснили, что столкновения объектов в поясе Койпера по такому сценарию довольно распространены и приводят к образованию до 20% всех контактно-двойных астероидов.
«До сих пор не был разработан процесс, объясняющий все уникальные свойства Аррокота, наша же модель воспроизводит его характеристики и, что не маловажно, показывает высокую вероятность таких столкновений. На самом деле он, возможно, играет важную роль в эволюции двойных и лунных систем в Солнечной системе в целом», – заключили авторы исследования.