Новый горизонт пояса Койпера: внешние пределы
Пока космический аппарат «Новые горизонты» (New Horizons) продолжает свой полет в поясе Койпера, у него появился партнер по исследованиям здесь, на Земле. Телескоп Subaru на Гавайских островах развернул свой формирователь изображений Hyper Suprime-Cam (HSC), чтобы рассмотреть пояс Койпера вдоль траектории полета космического зонда. Его наблюдения показывают, что пояс Койпера простирается дальше, чем думали ученые.
Наблюдения означают поиск объектов пояса Койпера (ОПК) для исследования «Новыми горизонтами». На данный момент телескоп Subaru обнаружил множество объектов небольшого размера. Однако ни один из них не находится на траектории полета космического аппарата. Большим сюрпризом для научных групп Subaru стало то, что по крайней мере два из этих объектов находятся на расстоянии более 50 астрономических единиц, что в настоящее время является предполагаемым «пределом» Пояса.
Если астрономы продолжат находить больше таких объектов за пределами «предела» в 50 а.е., это означает, что пояс Койпера больше, чем думали ученые. Или он может существовать в двух частях — своего рода внутренний и внешний пояс Койпера. Ученые уже знают, что пояс намного более пыльный, чем ожидалось, благодаря наблюдениям, проведенным с помощью счетчика пыли на борту «Новых горизонтов».
По словам Фуми Ёсиды, который руководил исследованиями группы наблюдателей Subaru, помимо простого расширения границ пояса Койпера, наблюдения имеют глубокие последствия для нашего понимания солнечной туманности.
«Если посмотреть за пределы Солнечной системы, типичный планетарный диск простирается примерно на 100 а.е. от родительской звезды (в 100 раз больше расстояния между Землей и Солнцем), а пояс Койпера, протяженность которого, по оценкам, составляет около 50 а.е., очень компактен. Основываясь на этом сравнении, мы думаем, что первичная солнечная туманность, из которой родилась Солнечная система, могла простираться дальше современного пояса Койпера», — сказал Фуми Ёсида.
Допустим, первичный диск был довольно большим. Тогда возможно, что неоткрытые планетные тела затмили внешний край пояса Койпера. Если это произошло, то имеет смысл проверить внешние пределы нынешнего Пояса, чтобы найти такие объекты. Также возможно, что это «усечение» создало второй пояс Койпера за пределами известного в настоящее время пояса. На что это похоже, остается только догадываться, хотя он, вероятно, пыльный и, весьма вероятно, содержит как минимум несколько более крупных объектов.
Таким образом, даже если на траектории «Новых горизонтов» ничего нет, использование Subaru для изучения распределения обнаруженных объектов поможет ученым понять эволюцию Солнечной системы.
Поиск ОПК
Телескоп Subaru ищет новые ОПК для исследования с тех пор, как «Новые горизонты» пролетел мимо Аррокота в 2019 году. Идея состоит в том, чтобы найти дополнительные ОПК на пути полета. Команда New Horizons потратила около 30 ночей, чтобы изучить более 240 объектов внешней Солнечной системы.
Следующим шагом стал анализ изображений, полученных в результате этих наблюдений. Японские ученые обнаружили семь новых внешних объектов Солнечной системы. Затем они проанализировали данные HSC с помощью системы обнаружения движущихся объектов, разработанной JAXA. Обычно она обнаруживает околоземные астероиды и другие космические объекты. Тела такого типа движутся очень быстро по сравнению с более отдаленными.
Поэтому поиск очень тусклых, далеких и медленно движущихся объектов оказался непростой задачей. Затем они применили обновленный анализ изображений, чтобы подтвердить свои выводы. Теперь ученым известны орбиты двух из семи новых объектов, и Центр малых планет присвоил им предварительные обозначения.
Открытие новых ОПК во внешней части Солнечной системы (наряду с продолжающейся деятельностью New Horizons по обнаружению пыли) говорит ученым, что в поясе Койпера есть нечто большее, чем кто-либо ожидал. Доказательством будут дальнейшие наблюдения Subaru для обнаружения и подтверждения большего количества объектов.
«Поиски командой миссии объектов пояса Койпера с использованием Hyper Suprime-Cam продолжаются и по сей день, и в будущем будет опубликован ряд статей, в основном североамериканской группой», — сказал Фуми Ёсида. «Это исследование, открытие источников, способных расширить регион пояса Койпера с использованием метода, разработанного в Японии и возглавляемого японскими исследователями, служит предшественником этих публикаций».