Ледяные тела на краю Солнечной системы обнаружены во время поиска цели космическим аппаратом НАСА.

Кажется, что Солнечной системы просто недостаточно. За орбитой Нептуна находятся тысячи небольших ледяных объектов пояса Койпера, самым известным обитателем которого является Плутон. Но после 50 астрономических единиц (AU) — расстояния, в 50 раз превышающего расстояние между Землей и Солнцем, — пояс внезапно заканчивается, и количество объектов падает до нуля.

Между тем в других солнечных системах подобные пояса простираются на сотни AU. Это не может не настораживать, говорит Уэсли Фрейзер, астроном из Национального исследовательского совета Канады. «Одна из странностей известной Солнечной системы заключается в том, насколько мы чертовски малы».

Новое открытие ставит под сомнение эту картину. Используя наземные телескопы для поиска новых целей для космического аппарата НАСА New Horizons, который сейчас находится за Плутоном и покидает Солнечную систему, Фрейзер и его коллеги сделали заманчивое, хотя и предварительное, открытие: около дюжины объектов находятся за пределами 60 AU — почти на таком же расстоянии от Плутона, как Плутон от Солнца. 

Если это действительно так, то можно предположить, что пояс Койпера либо простирается гораздо дальше, чем считалось ранее, либо — учитывая кажущийся разрыв в 10 астрономических единиц между этими телами и известным поясом Койпера — существует «второй» пояс.

Это открытие, готовящееся к публикации и еще не прошедшее рецензирование, подтверждается измерениями самого аппарата New Horizons, который на расстоянии 57 а.е. продолжает двигаться за границей известного пояса Койпера. Многие приборы находятся в спящем режиме, но счетчик пыли работает непрерывно в течение всего полета. 

Пыль является характерным признаком столкновения планетарных тел, поэтому команда New Horizons ожидала, что после выхода зонда из пояса Койпера, где он встретился с объектом под названием Arrokoth, количество пыли резко уменьшится. Однако «количество столкновений не уменьшается», — говорит Алан Стерн, главный исследователь миссии и планетолог из Юго-Западного исследовательского института. «И самое простое объяснение этому заключается в том, что существует еще больше объектов, которые мы не обнаружили».

Астрономы, не входящие в команду, заинтригованы, но хотят увидеть больше доказательств. “Если новый пояс действительно существует, это очень волнующая вещь”, — говорит Педро Бернардинелли из Вашингтонского университета.

Однако полученные данные трудно согласовать с неопубликованными результатами недавнего обзора внешней части Солнечной системы с использованием 4-метрового телескопа Виктора М. Бланко в Чили. Он исследовал другой участок неба и обнаружил только один объект за пределами 50 а.е.

Другие исследования также ничего подобного не нашли. “Почему мы не видим эти вещи?” — спрашивает Бернардинелли. “Всем не повезло? Это возможно, но это едва ли".

Стерн хотел бы изучить больше ледяных тел. После угроз перенести новые горизонты с планетологии на гелиофизику — изучение Солнца и его заполненной плазмой оболочки — НАСА смягчилось на прошлой неделе, продлив текущую направленность миссии до конца десятилетия. Это означает, что зонд все еще может посетить другой объект, подобный Аррокоту, если таковой существует, говорит Стерн.

В течение многих лет астрономы искали цели для миссии, используя широкоугольную камеру на японском 8,2-метровом телескопе Subaru на гавайском острове Мауна-Кеа.

По словам Фрейзера, необходим гигантский телескоп, потому что объекты пояса Койпера, такие слабые и медленно движущиеся, “обнаружить очень сложно”. Цели для New Horizons разглядеть еще сложнее, потому что космический корабль, если смотреть с Земли, кажется, летит прямо к яркому центру Млечного Пути, ослепляя приборы.

Чтобы усилить сигнал, команда в электронном виде объединяет сотни изображений, полученных за ночь наблюдений в надежде, что вдоль вероятной траектории появится яркая капля.

Первоначально команда изучала изображения вручную, просматривая 15 000 кандидатов за ночь. “Вы довольно быстро слепнете”, — говорит Фрейзер. Теперь искусственный интеллект делает проверку намного менее болезненной. “Мы прошли путь от недели мучений для армии людей до 6 часов проверки”.

Ослабление пояса

С 2021 г. астрономы обнаружили сотни новых объектов в поясе Койпера — области за Нептуном. Большинство из них находятся в пределах 30-50 астрономических единиц (AU, синий цвет). Но 12 из них находятся за пределами 60 а.е. (красный цвет), что позволяет предположить, что миссия НАСА «Новые горизонты» может найти еще больше объектов для исследования.



В результате были найдены 12 удаленных объектов. Они дополняют разгадку: три вспышки, замеченные датчиками слежения за звездами космического телескопа «Хаббл» за первые 20 лет его работы, говорит Хильке Шлихтинг, астрофизик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Датчики, которые непрерывно смотрят на отдельные звезды, помогая навести телескоп, на долю секунды потускнели, что говорит о затмении звезд неизвестными объектами пояса Койпера, проходящими перед ними. «Существует ли более крупная популяция за пределами 60 AU? Возможно», — говорит Шлихтинг. «Может быть, мы наблюдаем именно это. Я не уверен».

Команда сделала все возможное, чтобы подтвердить орбиты объектов, запечатлев их в трех или четырех точках вдоль их видимых курсов. Они думают, что одна из причин, по которой телескоп Бланко не выдал аналогичных результатов, может заключаться в том, что объекты сгруппированы вблизи траектории New Horizons, возможно, из-за гравитации Нептуна, добавляет Фрейзер.

Не менее интригующим, чем новые объекты, является очевидный разрыв между 50 и 60 а.е., говорит Михай Хорани, космический физик из Университета Колорадо в Боулдере, который курирует счетчик пыли New Horizons. “Так или иначе, что-то отвечает за поддержание этого разрыва”. В других солнечных системах планеты, вращающиеся внутри пылевого диска, создают промежутки, всасывая материал. Но в разрыве не было замечено ни одной крупной планеты.

Разрыв также может быть реликтом периода становления Солнечной системы, вызванным волнами давления в диске.

В прошлом месяце команда на несколько дней вернулась к Subaru, используя новый оптический фильтр, который, по словам Фрейзера, позволит им увидеть более слабые и мелкие объекты.

По его словам, если второй пояс Койпера существует, то должно появиться более десятка новых далеких тел. «И если эти ожидания не оправдаются, значит, мы что-то упустили».


Источник: www.science.org