Новое исследование показывает, что Солнечная система может простираться дальше, чем считалось ранее

Новый метод сканирования изображений телескопа на предмет малейших признаков объектов далеко за пределами Плутона обнаружил доказательства того, что диск материала Солнечной системы простирается гораздо дальше в межзвездное пространство, чем думали ранее.

Десятилетия наблюдения создали у астрономов отчетливое впечатление, что рассеянное поле ледяных валунов, известное как пояс Койпера, внезапно сокращается на расстоянии, примерно в 50 раз превышающем расстояние между Землей и Солнцем (или 50 а.е.).

Было замечено, что пояса обломков простираются как минимум на вдвое большее расстояние вокруг сопоставимых звезд, что делает нашу Солнечную систему по сравнению с ними довольно небольшой. С новым открытием, возможно, ситуация изменится.

Команда астрономов во главе с канадским Центром астрономии и астрофизики Герцберга надеялась обнаружить новые цели для исследования зондом «Новые горизонты», путешествующим через внешние пределы Солнечной системы.

Найти объекты, на которые можно было бы обратить внимание космическому зонду сейчас, когда он находится на расстоянии почти 60 а.е. от Солнца, — непростая задача. Чтобы обнаружить что-либо, движущееся в вечную ночь, астрономам нужно проявить смекалку.

Один из широко используемых методов называется shift-stacking (сдвиг укладки). При таком малом количестве света на краю Солнечной системы на одном изображении телескопа можно было бы увидеть лишь несколько объектов.

Делая снимки в разное время, а затем накладывая изображения друг на друга, можно объединить весь свет от тускло освещенного объекта в одну точку, увеличивая ее видимость.

Это хорошо работает, если путь цели известен. Поиск необнаруженных объектов таким способом требует множества проб и ошибок, корректировки многих изображений вдоль потенциальных орбит, пока не обнаружится светящийся «драгоценный камень».

Даже при наличии компьютерного алгоритма поиск скрытых объектов в большом количестве изображений требует человеческих усилий, и немалых.

Чтобы хотя бы частично облегчить этот процесс и ускорить его, исследовательская группа использовала машинное обучение, тренируя нейронную сеть на искусственных объектах, вставленных в изображения телескопа, прежде чем использовать ее на данных, собранных с помощью телескопа Subaru в 2020 и 2021 годах.

По сравнению с обычным поиском, метод машинного обучения выявил вдвое больше объектов пояса Койпера, что предполагает явное увеличение плотности материала на расстоянии от 60 до 80 а.е. вдоль траектории полета «Новых горизонтов».

Результаты могут помочь объяснить аномальное свечение, обнаруженное как зондом, так и космическим телескопом Хаббл, при этом дополнительный материал создает собственный покров отражающей пыли во внешней части Солнечной системы.

Учитывая, что аналогичные исследования других участков неба не смогли обнаружить такого количества орбитальных объектов, стоит задаться вопросом, были ли они просто невезучими, есть ли что-то особенное в Солнечной системе на пути «Новых горизонтов» или же у техники машинного обучения есть некоторые недостатки, от которых нужно избавиться.

Результатам исследования еще предстоит пройти экспертную оценку, а затем их необходимо будет подтвердить будущими наземными и космическими наблюдениями.

Тем не менее, если принять во внимание, вполне возможно, что Солнечная система имеет по крайней мере два «кольца» ледяного материала, разделенных промежутком на расстоянии около 50 а.е.; один представляет собой знакомый пояс Койпера, другой — широкий участок ледяных валунов, простирающийся от Плутона так же далеко, как Плутон от нас.

Почему такой разрыв вообще может существовать, конечно, само по себе является интригующей загадкой.

Это исследование было представлено на 54-й конференции по науке о Луне и планетах 2023 года.