Транснептуновые миры сохранили свой первозданный облик вопреки ожиданиям ученых

Астрономы из Университета Виктории в Канаде и Университета Северной Аризоны впервые объединили данные космических телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» для изучения самых маленьких и тусклых тел на окраине Солнечной системы — транснептуновых объектов. Ученые обнаружили, что этих небольших ледяных миров гораздо меньше, чем предсказывали теории, а их поверхностные цвета оказались такими же, как у крупных собратьев, что противоречит ожиданиям о сильном влиянии столкновений. Результаты двух независимых исследований опубликованы в журнале The Astronomical Journal.

За орбитой Нептуна, в холодной и темной зоне нашей планетной системы, дрейфуют тысячи ледяных глыб, остатков строительного материала, из которого когда-то формировались планеты. Эти объекты настолько тусклые, что даже в самые мощные наземные телескопы их почти не видно: самый крошечный из недавно открытых имеет диаметр всего около пяти километров, и его свечение сравнимо с наблюдением горстки светлячков на Луне с земной поверхности. Чтобы разглядеть их, ученые решили применить тандем двух космических обсерваторий. «Хаббл» работал в видимом диапазоне, а «Уэбб» в инфракрасном, что позволило одновременно измерять цвет, размер и орбиту каждого обнаруженного тела.

Главный сюрприз ждал исследователей, когда они сравнили маленькие объекты с крупными. Раньше астрономы полагали, что за миллиарды лет мелкие тела многократно сталкивались друг с другом, и эти удары должны были изменить их поверхностный слой, например, обнажить свежий лед или, наоборот, покрыть пылью. Однако реальность оказалась иной: у маленьких транснептуновых объектов цвета оказались практически неотличимы от цветов их более массивных соседей. Это значит, что либо столкновений было гораздо меньше, чем считалось, либо поверхность этих тел удивительным образом сохраняет первоначальный состав, невзирая на удары. Одна из участниц проекта, Анастасия Морган, сравнила это с тем, будто маленькие ледяные глыбы «помнят» свою древнюю историю формирования.

Особый интерес вызвало сравнение двух популяций таких тел. Одни, так называемые холодные, движутся по почти круговым орбитам в плоскости Солнечной системы и, вероятно, никогда не покидали свои исходные зоны. Другие, горячие, когда-то сформировались между Ураном и Нептуном, но потом были выброшены наружу мигрирующими планетами-гигантами, и теперь их пути сильно вытянуты и наклонены.

Смотрите также:

Несмотря на столь разную судьбу, обе группы продемонстрировали одинаковое распределение размеров и сходные цвета. Открытие стало полной неожиданностью, ведь условия в разных частях раннего протопланетного диска должны были сильно различаться. По словам Мариэль Эдуардо, руководившей анализом размеров, получается, что процесс рождения планетезималей, тех самых «кирпичиков» для планет, работает удивительно единообразно, словно не замечая, плотный был диск или разреженный, горячий или холодный.

Еще одно важное наблюдение касается количества мелких тел. Теоретические модели предсказывали, что их должно быть значительно больше, но реальность показала обратное. Ученым удалось зафиксировать лишь 27 новых объектов, и это самый глубокий на сегодняшний день обзор внешней части Солнечной системы.

Нехватка самых маленьких членов семейства транснептуновых тел заставляет пересмотреть сценарии их накопления и роста, возможно, процесс агрегации камешков в крупные глыбы шел быстрее или эффективнее, чем думали ранее. В любом случае, этот результат уже ставит перед теоретиками новые задачи.

Главный итог совместной работы «Хаббла» и «Уэбба» это доказательство того, что даже самые крошечные ледяные тела на окраинах Солнечной системы хранят нетронутый «отпечаток» своего рождения, а их количество и цвет не совпадают с прежними прогнозами. Все это означает, что ранняя история планетного строительства была более упорядоченной и менее хаотичной, чем считалось, и что столкновения не стирают древнюю информацию с поверхности этих реликтовых миров.

На рисунке художника изображен транснептуновый объект — небольшое, тусклое, ледяное тело, вращающееся вокруг Солнца за пределами орбиты Нептуна. Эти объекты настолько малы, что даже с помощью космических телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» они видны лишь как крошечные точки света.