|
Двойные объекты в поясе Койпера не из Солнечной системы
|
|
|
|
Попытки понять структуру и эволюцию пояса Койпера в Солнечной системе не давали исследователям покоя с тех пор, как вскоре после открытия Плутона в 1930 году была выдвинута гипотеза о его существовании. В частности, бинарные пары объектов там полезны в качестве индикаторов, поскольку их существование сегодня рисует картину того, насколько энергичной или бурной была эволюция Солнечной системы на заре ее существования четыре миллиарда лет назад.
|
|
|
|
Внимательно изучив эволюцию сверхширокого (разделенного) двойного объекта, исследователи включили дополнительные физические данные, которые многое говорят об их архитектуре и развитии. Они обнаружили, что эти сверхширокие двойные системы, возможно, не были сформированы в изначальной Солнечной системе, как считалось ранее. Их работа была опубликована в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
"На окраинах Солнечной системы существует множество двойных систем, настолько сильно разделенных друг от друга, что, казалось, стоило бы изучить, смогут ли они просуществовать даже 4 миллиарда лет, не будучи каким-либо образом [полностью] разделены", - сказал Хантер М. Кэмпбелл из Университета Оклахомы в США.
|
|
|
|
"Если бы они сформировались в раннем поясе Койпера и просуществовали так долго, вы могли бы сделать ряд выводов о том, насколько энергичной или бурной была эволюция Солнечной системы на заре ее существования".
|
|
|
|
|
|
|
Пояс Койпера - это торообразная область Солнечной системы, содержащая планетезимали и более мелкие тела, оставшиеся после формирования Солнечной системы. Она начинается примерно на орбите Нептуна, которая находится в среднем в 30 астрономических единицах (AU) от Солнца, и простирается примерно на 55 астрономических единиц (AU) с наклоном в пределах 10° от плоскости эклиптики Земли.
|
|
|
|
Он в 20-200 раз массивнее пояса астероидов и состоит из небольших остатков образования Солнечной системы — в основном это ледяные летучие вещества, состоящие из таких молекул, как метан, аммиак и вода. Внутри него находятся карликовые планеты Плутон, Эрида, Оркус и другие. Считается, что в поясе Койпера существует более 100 000 объектов диаметром более 100 км.
|
|
|
|
Холодные классические объекты пояса Койпера, входящие в подмножество пояса Койпера, представляют собой класс небольших тел с ненарушенными орбитами за пределами орбиты Нептуна; эти объекты являются примитивными и хранят информацию о формировании Солнечной системы. Они никогда не мигрировали, как Нептун, удалявшийся от Солнца на самом раннем этапе существования Солнечной системы. В этом регионе больше всего сверхшироких двойных объектов (СШП) - почти треть объектов в этом регионе являются двойными, гравитационно связанными с другим объектом, и несколько процентов из них — сверхширокие двойные объекты (СШП), диаметр которых составляет примерно 100 км, но которые разделены десятками тысяч километров.
|
|
|
|
"Во многих предыдущих работах эволюция бинарных систем рассматривалась как результат столкновений с пролетающими телами", - сказал Кэмпбелл. "В нашей работе рассматривается эволюция, вызванная гравитационными возмущениями".
|
|
|
|
Несмотря на их редкость и подверженность разрушениям, современные СШП использовались для определения их минимального расстояния от Нептуна в ранней Солнечной системе и приблизительного количества транснептуновых объектов (ТНО) размером в километр в современном поясе Койпера.
|
|
|
|
Однако неявно предполагалось, что архитектура СШП с их большим расстоянием между ними возникла в ранней, первобытной Солнечной системе. Но Кэмпбелл и его команда задались вопросом, могли ли изначально существовать тесно связанные бинарные объекты, которые в результате столкновений с ТНО на протяжении тысячелетий частично утратили связь друг с другом и, хотя все еще были связаны, их разделение стало сверхшироким.
|
|
|
|
Однако исследования показали, что количество пролетающих мимо или сталкивающихся с ними ТНО в современном поясе Койпера слишком мало, чтобы значительно увеличить популяцию сверхширокополосных объектов.
|
|
|
|
Когда Нептун удалился от Солнца (с 24 до 30 а.е.), некоторые из этих объектов динамично рассеивались, пока не начали сильно взаимодействовать с внешними планетами-гигантами Солнечной системы, после чего были выброшены за пределы Солнечной системы или попали в облако Оорта.
|
|
|
|
Считается, что от 99 до 99,9% планетезималей изначального пояса были выброшены из динамичного пояса Койпера - объектов, которые сформировались гораздо ближе к Солнцу и мигрировали на свои нынешние орбиты, когда были вытеснены Нептуном. Поскольку для удаления затронутого объекта из первичного пояса требуется по меньшей мере 10 миллионов лет, Кэмпбелл и его коллеги задались вопросом, может ли количество таких возмущенных ТНО, включая множество холодных классических пересечений пояса, быть существенно больше, чем предполагается современными наблюдениями, что подвергло бы двойные системы большим гравитационным возмущениям.
|
|
|
|
Это действительно то, что показало их моделирование эволюции пояса Койпера. СШП, по-видимому, не являются первичными, поэтому они не могут ограничивать раннюю солнечную систему, как считалось ранее.
|
|
|
|
"Судя по нашим результатам, эти возмущения довольно значительны, вплоть до того, что эти широкие двойные системы, вероятно, не смогли бы просуществовать очень долго", - сказал Кэмпбелл.
|
|
|
|
"Но возмущения также способны увеличивать размер этих широких двойных систем, медленно растягивая изначально более плотные и стабильные двойные системы на большее расстояние, пока они не станут широкими".
|
|
|
|
Подвергнув ранние двойные системы четырехмиллиардному циклу полетов по этим различным траекториям TNO, они обнаружили, что "расширение более плотных двойных систем TNO в сверхширокополосные схемы не было чем-то необычным в наших симуляциях".
|
|
|
|
Они подсчитали, что за 4 миллиарда лет существования Солнечной системы проходы TNO превратили бы до 10% умеренно плотных двойных систем в сверхпроводящие. Но этот результат не применим к более плотным двойным системам.
|
|
|
|
"По мере того, как будет обнаружено больше двойных объектов пояса Койпера и мы получим более полное представление о широкой популяции двойных объектов, мы сможем сузить границы эволюции пояса Койпера и планет-гигантов, которые привели к этому", - сказал Кэмпбелл.
|
|
|
|
Поскольку подобные диски KB были замечены в других звездных системах, "если мы узнаем больше о том, как сформировался наш, мы сможем узнать немного больше о том, как образовались другие, и сделать некоторые предположения о том, какие другие планеты могут скрываться там, которые просто слишком трудно увидеть иным способом".
|
|
|
|
Источник
|
