Два крижані астероїди під назвою Морс-Сомнус (Mors-Somnus) дають вченим-планетологам деякі підказки щодо походження та еволюції об’єктів у поясі Койпера. Космічний телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) дав змогу науковцям вивчати ці астероїди під час першого циклу спостережень. Виявлено особливості їхніх поверхонь, які дають натяки на походження цих небесних тіл. Ця інформація також важлива для того, щоб пояснити, як Нептун став таким, яким він є нині.
Подвійна система Морс-Сомнус є частиною сімейства об’єктів за межами Нептуна. Їх досить влучно називають «транснептуновими об’єктами» (Trans-Neptunian Objects, або скорочено TNO). Близько 3000 пронумеровані та відомі, а багато інших ще не досліджено. Всі вони містяться за орбітою Нептуна і їх астрономии поділяють на різні класи. Існують класичні об’єкти пояса Койпера (Kuiper Belt Objects, KBO) і об’єкти розсіяного диска. У цих двох класах є резонансні TNO, які рухаються в резонансі з Нептуном, і екстремальні TNO, які обертаються далеко за межами Нептуна (близько 30 а. о.). Крім того, існують об’єкти на орбітах, схожих на орбіти Плутона, які називаються «плутіно» («plutinos»). Подвійна система Морс-Сомнус також є плутіно.
Орбіта об’єкта Морс-Сомнус відносно Нептуна в зовнішній частині Сонячної системи. Авторські права на зображення: JPL. Фото з сайту www.universetoday.com.
Чому за орбітою Нептуна існує така різноманітна купа об’єктів? Звідки вони виникли і як змінилися з часом? Один із способів відповісти на ці запитання — вивчити властивості поверхні об’єктів поясу Койпера і, зокрема, крижаних тіл, таких як Морс-Сомнус. Один із способів зробити це — отримати спектри їхніх поверхонь. Дані розкривають інформацію про склади поверхні цих об’єктів. А це дає змогу науковцям дізнатися про середовище, в якому вони сформувалися, і те, з чим вони стикалися з часом.
Нептун, ймовірно, сформувався ближче до Сонця, але потім мігрував до зовнішньої частини Сонячної системи (разом з Юпітером, Сатурном і Ураном). Саме тоді величезний щільний диск твердих і крижаних планетезималей і астероїдів заселяв простір приблизно до 35 астрономічних одиниць. Коли планети-гіганти мігрували на віддаленіші орбіти, вони переважно розкидали менші тіла. Ці крижані астероїди та кометні тіла осіли в поясі Койпера, розсіяному диску, та в хмарі Оорта. Як це відбувалося і звідки взялися ці крижані тіла, це питання, над якими працюють планетологи.
Ось де об’єкт Морс-Сомнус стане в пригоді. Пара є хорошим прикладом «холодного класичного» TNO. Його досліджували за допомогою JWST в рамках програми під назвою «Вивчення складу поверхні транснептунових об’єктів» (Discovering the Surface Compositions of Trans-Neptunian Objects, DiSCO-TNOs), яку очолювали Ана Кароліна де Соуза Фелісіано (Ana Carolina de Souza Feliciano) та Ноемі Пінілла-Алонсо (Noemí Pinilla-Alonso) з Університету Центральної Флориди (University of Central Florida, UCF). Мета проєкту — визначити унікальні спектральні властивості малих небесних тіл за межами Нептуна, чого раніше астрономии не робили.
Уявлення художника про подвійний об’єкт Морс-Сомнус — пару крижаних астероїдів, зв’язаних гравітацією. Вони містяться відразу за орбітою Нептуна. Науковці вперше використали JWST для аналізу складу поверхні цих астероїдів. Автор зображення: Анжела Рамірез (Angela Ramirez), UCF. Фото з сайту www.universetoday.com.
Об’єкт Морс-Сомнус є членом тієї ж динамічної групи, що й інші сусідні TNO, і вони мають спільні спектроскопічні характеристики з іншими об’єктами класичної холодної групи. Це означає, що всі вони, ймовірно, утворилися приблизно в один і той же час. Ймовірно, вони виникли за 30 астрономічних одиниць від Сонця. Транснептунові подвійні системи, такі як Морс-Сомнус, дають унікальний спосіб поглянути на формування та еволюцію планетезималей у цьому регіоні космосу.
Вивчення складу малих небесних тіл, таких як Морс-Сомнус, дає нам цінну інформацію про те, звідки ми прийшли, сказала Пінілла-Алонсо. «Ми вивчаємо, як фактична хімія та фізика TNOs відображає розподіл молекул на основі вуглецю, кисню, азоту та водню в хмарі, з якої виникли планети, їхні супутники та малі тіла», — сказала вона. «Ці молекули також були джерелом життя та води на Землі».
Хімічні та фізичні властивості TNO — це скарбниця інформації про те, якими були умови на початку Сонячної системи. Ймовірно, вони містять незаймані матеріали, які існували в протопланетному диску, з якого утворилася Сонячна система, зокрема прості льоди. Ці льоди не змінюються через сонячне нагрівання (оскільки Сонце дуже далеко), але вони можуть потемніти від ультрафіолетового випромінювання з часом, як це планетологи спостерігали на Плутоні та інших крижаних небесних тілах. І ці тіла можуть бути переміщені з ділянок свого народження в інші частини Сонячної системи. Якщо їх поверхня не змінюється, то вчені можуть використовувати спектральні дослідження, щоб відстежити, звідки походять групи об’єктів.
Регіон TNO також має те, що вчені називають «динамічною структурою». Тобто розподіл його об’єктів за різними характеристиками, зокрема їхні орбіти та переміщення у часі. Об’єкти та події можуть змінювати динамічну структуру. Наприклад, динамічна структура транснептунової області має сліди міграції планет, яка відбулася в перший мільярд років існування Сонячної системи. Такі міграції вплинули на TNO, зокрема на подвійні системи, такі як Морс-Сомнус.
Дуже ймовірно, що ця пара спочатку утворилася далеко за межами орбіти Нептуна. Дослідники виявили схожі спектроскопічні характеристики між Морс-Сомнус і холодно-класичною групою. Це доказ того, що ці два астероїди утворилися далеко за межами 30 астрономічних одиниць (4,5 млрд км). Потім вони перемістилися на свої теперішні позиції під впливом гравітації планет, які мігрували.
Модель можливих шляхів міграції малих тіл в зовнішній частині Сонячної системи внаслідок міграцій планет-гігантів. Автор моделі Р. Гомес (R. Gomes), а зображення — Морбіделлі (Morbidelli) та Левісона (Levison). Фото з сайту www.universetoday.com.
Завдяки гравітаційним збуренням від Нептуна Морс-Сомнус і його сусіди наблизилися до планети. Зараз вони обертаються в резонансі з планетою. Дослідники кажуть, що всі ці об’єкти є потенційними маркерами міграційного шляху Нептуна до того, як він опиниться на своїй остаточній орбіті.
Подвійні системи, розділені відстанню, як Морс-Сомнус, рідко виживають поза межами гравітації, де їх захищають інші KBO. Щоб пережити міграцію, їм потрібен повільний процес переміщення до місця призначення. Міграція Нептуна на його останню орбіту надала таку неквапливу можливість.
За словами Пінілли-Алонсо, співавтора дослідження, використання JWST для вивчення характеристик поверхонь віддалених малих небесних тіл є великим досягненням. Телескоп вивчав великі тіла, але це вперше, коли його направили на такі крихітні об’єкти зовнішньої Сонячної системи. «Вперше ми можемо не тільки розпізнавати зображення систем з кількома компонентами, як це зробив Космічний телескоп імені Габбла, але також можемо вивчати їх склад із рівнем деталізації, який може надати лише “Вебб”. Тепер ми можемо досліджувати процес формування цих подвійних об’єктів, як ніколи раніше».
За інф. з сайту www.universetoday.com
