[Перевод] Целый новый мир на краю Солнечной системы

С моей точки зрения нет никакого смысла в том, чтобы выдернуть один или несколько объектов из толпы и назвать их каким-то особым названием, а не частью этой толпы.
— Майк Браун, он же «Убийца Плутона»

В нашей Солнечной системе в её внутренней части хозяйничают четыре каменистых планеты, а во внешней – четыре газовых гиганта. Но за Нептуном тысячи ледяных и каменистых миров – включая Плутон, бывшую девятую планету – составляют огромное и широкое кольцо, известное под названием пояса Койпера.

Его история начиналась с нескольких ледяных миров, но затем оказалось, что в этом месте идёт очень плотное движение – с 1992 года там были открыты сотни миров.

И хотя некоторые из этих объектов – это такие же большие и округлые сферы, как Плутон, большинству из них просто не хватает гравитации, чтобы привести себя в такую форму.

Конечно же, встречаются и забавные исключения. Например, карликовая планета Хаумеа, у которой хватает гравитации для придания себе сферической формы, но она вращается настолько быстро, что растянулась в эллипсоид!

Один из способов изучения другого мира, даже занимающего не больше одно пикселя на изображении, полученном с фотоаппарата, это наблюдение за изменением его кривой блеска.

Представьте себе нашу Луну.

Неважно, насколько далеко вы находитесь от Луны, пока вы её хоть как-то видите, вы сможете измерить количество отражаемого ею света. И если Луна поворачивается так, что вы видите её в различных ракурсах с разных сторон, можно обнаружить, что наблюдаемое количество света со временем меняется. Меняется оно с периодичностью, зависящей от того, на какую часть Луны вы смотрите.

Что насчёт Хаумеа, неровного эллипсоида? Давайте изучим её кривую блеска.

Кривая показывает, что у неё не только одна сторона ярче другой (левая ярче правой), но также и то, что мы видим различные ракурсы планеты (поэтому на кривой есть яркие пики и глубокие провалы).

Можно также заключить, что более тёмная сторона является и более красной, поскольку с неё испускается больше красного света, чем белого. Та же команда создала на основе этих данных видео, где демонстрируется, как должна выглядеть эта карликовая планета.

Хаумеа не единственный неровный объект. Не так далеко от нашей планеты можно найти известные астероиды, отличающиеся большим разбросом по массе.

В 1989 году мы изучали на радаре высокого разрешения один из астероидов, 4769 Castalia, и сделанные открытия очень нас удивили.

Мы нашли новый класс астероидов, известный сегодня, как тесная двойная система. Такие астероиды состоят из двух небольших объектов, массы которых не хватает для придания им сферической формы, касающихся друг друга! С тех времён было найдено множество других подобных объектов, включая крупнейший из Троянских астероидов Юпитера (тех, что находятся в окрестностях его точек Лагранжа, в 60 градусах впереди и позади Юпитера): 624 Hektor.

Вы, конечно, имеете право поставить под сомнение реалистичность картинки, изображённой художником. Но мы не только открыли множество таких тесных двойных систем, но и посетили одну из них! Познакомьтесь со знаменитым астероидом 25143 Итокава.

Считается, что Итокава был тесной двойной системой из двух куч булыжников, и сейчас его половинки под влиянием объединённой гравитации начали сплавляться вместе и придали ему такую неправильную форму, напоминающую картофелину.

Такое поведение астероидов не частое, но встречающееся. Но до недавнего времени мы ещё не открывали подобных объектов в поясе Койпера. У нас не было ни данных, ни подходящего разрешения.

Но в 2011 году на Европейском конгрессе сообщества планетологов Педро Лацерда [Pedro Lacerda] опубликовал кривую блеска удалённого объекта с пояса Койпера, 2001QG298.

Какую форму должен иметь объект, чтобы выдать такую странную кривую? Согласно Лацерде:

Представьте, что вы склеили вершинами два яйца – примерно такая форма будет у 2001QG298. Он немного напоминает песочные часы.
Объект удалён настолько, что его форму нам не рассмотреть. Но его колебания яркости, кривая блеска, демонстрирует во время его вращения его странную форму. Иногда объект становится более тусклым, поскольку одна его доля скрывается за другой, поэтому солнечный свет отражается от меньшей поверхности. Когда скрытая часть вновь появляется, форму песочных часов можно видеть полностью. Увеличивается отражающая площадь и объект становится ярче.

Иначе говоря, это тесная двойная система, вращающаяся так, что её половинки периодически скрываются из нашего поля зрения.

Вы, конечно, же, заметили, что кривая блеска от 2004 года существенно отличается от кривой 2011. Почему бы это?

Вспомните, что как и все объекты в Солнечной системе, KBO 2001QG298 вращается вокруг Солнца! И в процессе вращения нам становятся видны разные его части, что и означает разное количество света в целом!

И поскольку в процентном отношении нам известна очень малая доля объектов пояса Койпера, то возможно, что такая форма для них не редкость. Из пресс-релиза:

Самым важным следствием открытия стала возможность того, что такая форма двойных объектов пояса Койпера может встречаться очень часто. Когда в 2004 году Шеппард и Джюитт обнаружили 2001QG298 в наборе из 34-х объектов пояса Койпера, они поняли, что им повезло рассмотреть его двойную сущность. Если бы он не был повёрнут своей стороной к нам во время их наблюдений, они бы не зафиксировали сильных колебаний на кривой блеска. Они оценили, что примерно 10% объектов пояса Койпера представляют собой тесные двойные системы, если их наклоны расположены хаотично.

Но Лацерда считает, что их наклоны могут быть не случайными, и что таких объектов может быть гораздо больше.

«Для нас стал сюрпризом тот факт, что 2001QG298 наклонён на 90 градусов, но такой наклон в тесной двойной системе мы видим уже не в первый раз,- рассуждает он. – Есть ещё один известный двойной объект, большой Троянский астероид 624 Hektor, также наклонённый почти на 90 градусов».

Если тесные двойные системы сильно наклонены, то шансы обнаружить их переменные кривые блеска уменьшаются – это можно сделать всего дважды за всю их орбиту. Обнаружение такого объекта в небольшом наборе намекает на то, что тесных двойных систем может быть больше, чем сначала считали Шеппард и Джюитт. Лацерда предполагает, что примерно 25% объектов пояса Койпера представляют собой тесные двойные системы.

Из двух наборов наблюдений Лацерда воссоздал внешний вид этого объекта с нашей точки зрения и даже сделал видео его вращения вокруг центра и обращения вокруг Солнца!

Так что, хотя это первая тесная двойная система, найденная нами в поясе Койпера, она однозначно не станет последней!