Загадочные объекты, обнаруженные во внешней части Солнечной системы за Плутоном
Недавние наблюдения, проведенные с помощью сверхширокоугольной камеры с прайм-фокусом телескопа Subaru, показали, что в поясе Койпера может существовать популяция небольших астрономических объектов, которые еще ждут своего открытия.
По мнению экспертов, полученные результаты важны для лучшего понимания формирования Солнечной системы.
Исследование стало возможным благодаря международному сотрудничеству между телескопом Subaru и космическим аппаратом New Horizons, путешествующим по внешней части Солнечной системы.
Новые горизонты пролетели через пояс Койпера
Космический аппарат НАСА New Horizons был запущен в 2006 году, чтобы впервые в истории наблюдать поверхности внешних тел Солнечной системы вблизи. Космический аппарат успешно совершил пролет системы Плутона (2015 год), а позднее (2019 год) - пролет одного из объектов пояса Койпера, (486958) Аррокота.
Несмотря на то, что к внешней части Солнечной системы летали еще четыре космических аппарата, New Horizons - единственный, который пролетел через пояс Койпера.
Просмотр объектов пояса Койпера
Рассматривая объекты пояса Койпера с земли, мы можем наблюдать их только при небольших углах солнечной фазы (угол между Солнцем, объектом и наблюдателем).
Однако если смотреть на объект во внешней Солнечной системе с космического корабля, находящегося в поясе Койпера, то эти объекты можно наблюдать под разными фазовыми углами, а по характеристикам отражения можно оценить свойства их поверхности.
Однако камера космического аппарата «Новые горизонты» имеет узкое поле зрения и не может самостоятельно обнаружить объекты пояса Койпера.
К счастью, телескоп Subaru может использовать свою широкоугольную камеру для обнаружения различных объектов пояса Койпера, а затем сузить круг объектов, которые космический аппарат может пролететь мимо и изучить.
Новые горизонты и телескоп Субару
Сотрудничество между космическим аппаратом New Horizons и телескопом Subaru началось в 2004 году.
Во время наблюдений в 2004-2005 годах с помощью камеры в главном фокусе (Suprime-Cam) телескопа Subaru орбитальное выравнивание между Плутоном и космическим аппаратом привело к тому, что часть центра Млечного Пути оказалась на заднем плане области поиска объектов пояса Койпера.
Несмотря на то, что поиск объектов Солнечной системы при наличии множества фоновых звезд был крайне затруднен, ученым удалось локализовать 24 объекта пояса Койпера.
К сожалению, обнаруженные до сих пор объекты пояса Койпера требуют слишком много топлива для пролета New Horizons, но новые объекты на больших расстояниях могут оказаться в пределах доступного топлива для космического аппарата.
В 2020 году начались более глубокие наблюдения с помощью камеры Hyper Suprime-Cam (HSC) на телескопе Subaru, и к 2023 году было обнаружено 239 объектов пояса Койпера.
«Самой захватывающей частью наблюдений HSC стало обнаружение 11 объектов на расстояниях за пределами известного пояса Койпера», - говорит член команды Фуми Йошида, ученый из Университета гигиены труда и окружающей среды и Исследовательского центра по исследованию планет в Технологическом институте Чибы.
Неожиданное обнаружение загадочных объектов
Большое количество объектов, обнаруженных с помощью HSC, находятся на расстоянии от 30 до 55 астрономических единиц (au) от Солнца (одна au соответствует расстоянию между Солнцем и Землей) и, как считается, принадлежат к известному поясу Койпера.
Однако эксперты не ожидали обнаружить то, что выглядит как скопление объектов в области 70-90 au и долину между 55 и 70 au, где распределено лишь небольшое количество объектов.
Существует ли новая популяция объектов пояса Койпера, расположенная в районе 70-90 au? «Если это подтвердится, то это будет крупным открытием. Первобытная солнечная туманность была гораздо больше, чем считалось ранее, и это может иметь значение для изучения процесса формирования планет в нашей Солнечной системе», - пояснил Йошида.
«Это новаторское открытие, свидетельствующее о чем-то неожиданном, новом и захватывающем в отдаленных уголках Солнечной системы; это открытие, вероятно, было бы невозможно без возможностей мирового класса обсерватории Subaru», - добавил главный исследователь миссии New Horizons Алан Стерн.
Понимание формирования Солнечной системы
Чтобы определить точные орбиты этих объектов, ученые продолжают наблюдения с помощью HSC.
«Я думаю, что открытие далеких объектов и определение их орбитального распределения важны как ступенька для понимания истории формирования Солнечной системы, сравнения ее с экзопланетными системами и понимания универсального планетообразования», - сказал Йошида.
В настоящее время New Horizons отправляется дальше, примерно на 60 ав от Солнца, и надеется обнаружить еще много далеких объектов.
Результаты исследования будут опубликованы в двух статьях в журнале Planetary Science Journal, а в настоящее время они доступны на сервере препринтов arXiv.
