Впервые астрономы провели совместное исследование далёких малых тел Солнечной системы – транснептуновых объектов, используя ресурсы космических телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», принадлежащих NASA. Полученные данные свидетельствуют о том, что эти ледяные тела демонстрируют признаки своего первоначального состояния, а их поверхность практически не претерпела изменений на протяжении миллиардов лет.

Транснептуновые объекты располагаются за орбитой Нептуна и представляют собой небольшие, холодные тела, в основном состоящие из льда и горных пород. Их яркость значительно ниже – более чем в сто миллионов раз слабее по сравнению с объектами, которые можно увидеть невооружённым глазом. Ученые полагают, что эти объекты являются остатками ранней стадии формирования планет, когда из пыли и частиц вокруг молодого Солнца формировались первые строительные блоки будущих планет.

В рамках двух исследований, результаты которых были опубликованы в The Astronomical Journal, ученые проанализировали данные о 27 новых, очень слабых транснептуновых объектах. Группы исследователей из Университета Виктории (Канада) и Университета Северной Аризоны одновременно вели наблюдения одного участка неба с использованием двух телескопов: «Хаббл» фиксировал видимый свет, а «Джеймс Уэбб» – инфракрасное излучение.

Совместное использование космических обсерваторий дало возможность определить размеры объектов, их цвета, состав поверхности и параметры орбит. Цвет этих тел служит своеобразным индикатором химического состава, позволяющим понять, какие вещества сохранились на их поверхности.

В ходе исследования ученые проанализировали две совокупности транснептуновых тел, имеющих различную историю миграции. Первая группа характеризуется динамической «холодностью», что проявляется в сохранении стабильных и близких к изначальным орбитам в плоскости Солнечной системы. Вторая же группа, классифицируемая как динамически «горячая», предположительно сформировалась вблизи нынешних орбит Урана и Нептуна, после чего была выброшена на более удаленные расстояния вследствие ранней миграции гигантских планет.

Астрономы ранее полагали, что небольшие объекты за пределами Нептуна должны существенно различаться от крупных из-за частых столкновений, способных преобразить их поверхность. Тем не менее, данные, полученные с помощью телескопов «Хаббл» и «Уэбб», продемонстрировали обратное: крошечные тела демонстрируют цветовые характеристики, аналогичные более крупным своим аналогам.

Полученные данные свидетельствуют о том, что столкновения между этими объектами были менее частыми, чем предполагалось ранее, либо эти тела каким-то образом уберегли первоначальный состав своей поверхности, существовавший до момента этих столкновений. Как отметила Анастасия Морган, исследователь из Университета Северной Аризоны, самые мелкие транснептуновые объекты демонстрируют своеобразную «память» о процессе формирования и сохраняют следы условий, в которых они возникли.

Дополнительные исследования показали, что даже динамически «горячие» объекты не утратили химический состав, отражающий место их зарождения, несмотря на значительные изменения орбит за миллиарды лет. Этот факт подтверждает, что перемещение тел по Солнечной системе не привело к полной потере информации об их раннем развитии.

Анализ данных, полученных с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», позволил оценить распределение объектов по размерам. Исследователи зафиксировали неожиданное сходство в распределении размеров как у первой, так и у второй группы транснептуновых тел, несмотря на то, что они образовались в различных регионах молодой Солнечной системы.

Согласно выводам исследователей, формирование планетезималей – первичных твёрдых элементов, из которых впоследствии сформировались планеты – могло протекать по схожей схеме в различных средах. Независимо от температуры, плотности или разреженности области формирования, она была способна создавать объекты сопоставимого размера.

В то же время, количество наименьших тел оказалось меньше, чем прогнозировали некоторые модели эволюции планетной системы. Телескоп «Джеймс Уэбб» идентифицировал 27 новых крайне тусклых объектов, в том числе один настолько слабый, что его свечение сопоставимо с наблюдением небольшого скопления светлячков на Луне, находясь на поверхности Земли.

Минимальный из найденных объектов обладает диаметром приблизительно 5 километров. Это примерно в пять раз меньше размеров тел, которые можно зафиксировать при помощи наиболее совершенных наземных телескопов.

По словам исследователей, достижение подобных результатов стало возможным лишь благодаря скоординированным усилиям телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб». Первый из них обладает высокой чувствительностью в видимом спектре, а второй предоставляет возможность анализа слабых инфракрасных сигналов, которые недоступны для большинства других приборов.

Изучение транснептуновых объектов способствует реконструкции истории формирования Солнечной системы и прояснению процессов, действовавших на ранних этапах её существования. В дальнейшем планируется провести дополнительные наблюдения с целью выяснить причины меньшего количества малых тел по сравнению с прогнозами и оценить степень сохранения ими изначальных условий своего возникновения.

Исследование опубликовано в журнале The Astronomical Journal.