В поясе Койпера астрономы выявили необычную структуру

Новости МирТесен

Астрономы выявили новую, необъясненную «структуру» в поясе Койпера, который простирается на окраинах нашей Солнечной системы. Эта недавно обнаруженная особенность, названная «внутреннее ядро», находится внутри существующего скопления ледяных тел и, возможно, содержит новые сведения о том, как формировалась и трансформировалась внешняя часть Солнечной системы на протяжении миллиардов лет.

Пояс Койпера – это протяженное кольцо, состоящее из ледяных тел и находящееся за пределами орбиты Нептуна, в него входят Плутон и большое количество других, менее крупных объектов. Известно, что этот пояс не является равномерным и содержит в себе трудноразличимые концентрации и разрывы в структуре. Одно из таких скоплений, названное «ядро», представляет собой плотную группу небольших тел, вращающихся по орбитам, близким к круговым, на удалении примерно в 44 астрономических единицах от Солнца. Новое исследование, проведенное командой астрономов из Принстона, предоставляет доказательства существования второго, аналогичного скопления, расположенного несколько ближе к Солнцу – на расстоянии около 43 астрономических единиц, которое ученые назвали «внутренним ядром».

Объекты, входящие в состав этого внутреннего ядра, вращаются по орбитам, близким к круговым, с небольшим углом наклона по отношению к плоскости Солнечной системы. Данные параметры позволяют классифицировать эти тела как «холодному классическому» поясу Койпера – совокупности объектов, которые, по мнению ученых, практически не изменились с момента формирования Солнечной системы. В каталоге, включающем 1650 отслеживаемых объектов пояса Койпера, внутреннее ядро демонстрирует выраженную концентрацию орбит. По оценкам исследователей, эти объекты могут составлять от 7 до 10 процентов от общего числа классических объектов пояса Койпера и от 14 до 21 процента наиболее «холодных» и наименее возмущенных из них.

Сейчас перед исследователями стоит принципиальный вопрос: представляют ли известные ранее «ядро» и недавно открытое «внутреннее ядро» собой единую структуру в космической тьме или же это самостоятельные объекты? Высокая стабильность их орбит указывает на то, что они не были заброшены гравитационным полем Нептуна во внутреннюю часть системы, а остались там, где образовались, или же были аккуратно перемещены на свои нынешние позиции. По сравнению с внешним ядром, расположенным на расстоянии 44 астрономических единиц, внутреннее ядро демонстрирует меньшую «свободную эксцентриситету», что говорит о более округлых орбитах, если не учитывать влияние планет. Это различие может сделать внутреннее ядро более подходящим объектом для изучения того, насколько интенсивно перемешивался и подвергался возмущениям пояс Койпера на протяжении своей эволюции.

Орбитальная структура также демонстрирует специфическое взаимодействие с Нептуном. Существует определенная область между двумя скоплениями объектов пояса Койпера, где гравитационное воздействие Нептуна создает устойчивый ритм, называемый резонансом 7:4. Периодические гравитационные возмущения в таких резонансных зонах способны как разгонять объекты, так и объединять их, и отсутствие объектов между двумя ядрами, возможно, обусловлено именно этим резонансом, хотя исследователи пока не пришли к окончательным выводам.

Благодаря применению инструментов, обычно используемых в науке о данных, стало возможным совершить это открытие. Для выявления плотных скоплений точек в массиве данных, описывающих орбиты объектов, специалисты использовали алгоритм кластеризации DBSCAN. Исследователи отмечают, что пока сохраняют осторожный подход. Внутреннее ядро отчетливо выделяется на обработанных данных, однако пока не установлено, представляет ли оно собой самостоятельную структуру или является лишь внутренней частью более крупного и сложного ядра. Тем не менее, его особенно «холодные» орбиты указывают на иную историю формирования, что делает его полезным для проверки моделей миграции Нептуна и формирования современной конфигурации внешней Солнечной системы. Окончательные выводы будут сделаны на основе будущих данных, в частности, от обсерватории Веры Рубин, которая, как предполагается, обнаружит и отследит тысячи новых объектов пояса Койпера в ближайшие годы.