Сближение с Сатурном могло превратить далёкий астероид в будущую комету

На расстоянии около 4,8 миллиарда километров от Земли далёкое ледяное тело постепенно начинает проявлять признаки кометной активности. Объект 450P/LONEOS, относящийся к так называемым кентаврам, выбрасывает газ и пыль, хотя обычно такие тела остаются практически бездействующими. Новые наблюдения показывают, что причиной его пробуждения могло стать изменение орбиты после близкого прохождения рядом с Сатурном.

Исследование провела группа планетологов под руководством Чарльза Шамбо из Университета Центральной Флориды. Учёные использовали наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» и телескопа Gemini North на Гавайях.

Кентавры — небольшие ледяные тела, движущиеся в области между орбитами Юпитера и Нептуна. Считается, что многие из них пришли из внешних областей Солнечной системы и со временем могут перейти на более близкие к Солнцу орбиты, превратившись в короткопериодические кометы семейства Юпитера.

450P/LONEOS представляет особый интерес именно потому, что демонстрирует промежуточную стадию такого эволюционного процесса. Исследователи обнаружили вокруг объекта слабую кому — окружающее ядро облако газа и пыли, характерное для активных комет.

По расчётам учёных, важную роль в этом процессе могло сыграть тесное гравитационное сближение с Сатурном в 1992 году. Гравитация гигантской планеты существенно изменила траекторию 450P/LONEOS и перевела его на более близкую к Солнцу орбиту. В результате перигелий объекта, то есть ближайшая к Солнцу точка его орбиты, сместился в сторону области, где находится Юпитер.

Изменение орбиты означало, что 450P/LONEOS начал получать больше солнечного тепла. Наблюдения с 2019 по 2024 год показали, что по мере приближения к Солнцу кома становилась всё заметнее.

Механизм этого процесса связан не столько с непосредственным испарением обычного водяного льда, сколько с изменениями в недрах самого объекта. Солнечное излучение постепенно прогревает поверхностные и подповерхностные слои ядра. Когда температура повышается, летучие вещества и газы, заключённые в ледяной структуре, начинают высвобождаться и могут увлекать за собой частицы пыли.

Особенно важную подсказку дали наблюдения телескопа «Джеймс Уэбб». Он обнаружил вокруг 450P/LONEOS углекислый газ. При нынешнем расстоянии объекта от Солнца обычный водяной лёд не должен достаточно эффективно сублимировать, поэтому именно CO₂ может быть одним из главных источников наблюдаемой активности.

При этом учёные не обнаружили признаков водяного пара или угарного газа. Это усиливает предположение, что выброс углекислого газа играет ключевую роль в формировании комы.

JWST также обнаружил ледяные частицы в окружающем объект облаке. Среди них могут присутствовать кристаллы водяного льда. Если это подтвердится, такая находка станет важной подсказкой о тепловой истории 450P/LONEOS: часть льда могла уже подвергнуться нагреву и физическим изменениям, а не сохраняться в исходном состоянии со времени формирования Солнечной системы.

Исследователи предполагают, что внутри кентавра может происходить постепенное превращение аморфного льда в кристаллический. Аморфный лёд имеет неупорядоченную структуру и способен удерживать газы внутри пор. При нагревании он переходит в более упорядоченное кристаллическое состояние, высвобождая захваченные газы.

Освободившийся углекислый газ может проникать через пористое ядро объекта и выходить наружу. Поток газа при этом способен захватывать пылевые частицы и выносить их в окружающее пространство, формируя наблюдаемую кому.

Таким образом, 450P/LONEOS может представлять собой редкий пример кентавра, который находится непосредственно на переходной стадии между относительно спокойным ледяным телом внешней Солнечной системы и активной кометой. Большинство известных кентавров не демонстрируют заметной активности, поэтому такие объекты особенно ценны для изучения эволюции малых тел.

Наблюдения также помогают понять, что происходит с кометными ядрами по мере их перемещения во внутренние области Солнечной системы. Кентавры, вероятно, связаны с транснептуновыми объектами, а некоторые из них в будущем могут стать короткопериодическими кометами. Изучая их активность и состав летучих веществ, астрономы могут проследить, как древний лёд постепенно изменяется под воздействием солнечного тепла.

В случае 450P/LONEOS гравитационное воздействие Сатурна могло стать первым звеном этой цепочки: планета изменила орбиту объекта, тот начал получать больше солнечного тепла, внутренний лёд стал преобразовываться, а высвобождающийся углекислый газ начал уносить пыль с поверхности. В результате далёкое и прежде относительно спокойное ледяное тело начало приобретать черты кометы.

Исследование опубликовано в журнале The Planetary Science Journal.