Астрономы обнаружили новую загадочную структуру в поясе Койпера

Астрономы обнаружили новую загадочную «структуру» в поясе Койпера, находящемся на дальних рубежах нашей Солнечной системы. Эта недавно выявленная особенность, получившая название «внутреннее ядро», расположена непосредственно внутри уже известного скопления ледяных объектов и может содержать новые ключи к пониманию того, как формировалась и изменялась внешняя часть Солнечной системы на протяжении миллиардов лет.

Пояс Койпера — это обширное кольцо из ледяных тел за орбитой Нептуна, включающее в себя Плутон и множество более мелких объектов. Ученым давно известно, что этот пояс не является однородным и содержит в себе слабозаметные сгущения и разрывы. Одно из таких сгущений, известное как «ядро», представляет собой тесную группу небольших объектов на почти круговых орбитах, расположенных на расстоянии около 44 астрономических единиц от Солнца. Новая работа команды астрономов из Принстона сообщает о свидетельствах существования второго, похожего скопления чуть ближе к Солнцу, на расстоянии примерно 43 астрономических единиц, которое они назвали «внутренним ядром».

Объекты этого внутреннего ядра движутся по почти круговым орбитам с малым наклоном относительно плоскости Солнечной системы. Эти характеристики позволяют отнести данные тела к так называемому «холодному классическому» поясу Койпера — популяции объектов, которые, как считается, оставались практически нетронутыми с ранних дней существования Солнечной системы. Среди каталога из 1650 отслеживаемых объектов пояса Койпера внутреннее ядро проявляется как реальная концентрация орбит. Исследователи оценивают, что объекты в этом внутреннем ядре могут составлять от 7 до 10 процентов всех классических объектов пояса Койпера и примерно от 14 до 21 процента самых «холодных» и наименее возмущенных из них.

Теперь перед учеными встает важный вопрос: являются ли ранее известное «ядро» и новообнаруженное «внутреннее ядро» одной большой структурой в космической темноте или же это отдельные образования? Орбиты этих объектов очень стабильны, что говорит о том, что они не были выброшены гравитацией Нептуна внутрь системы, а сохранились более или менее там, где сформировались, или же были мягко перемещены на свои текущие позиции. По сравнению с внешним ядром на расстоянии 44 астрономических единицы, внутреннее ядро выглядит «холоднее» в ключевом аспекте: их «свободные эксцентриситеты» в среднем меньше, что означает, что их орбиты являются более близкими к круговым, если исключить влияние планет. Это различие может сделать внутреннее ядро лучшим примером для понимания того, сколько перемешивания и встрясок пережил пояс Койпера за свою историю.

Кроме того, орбитальная структура имеет особый резонанс с Нептуном. Между двумя сгущениями объектов пояса Койпера существует особая область, где гравитация Нептуна взаимодействует с ними в устойчивом ритме, известном как резонанс 7:4. Повторяющиеся гравитационные толчки в таких резонансных областях могут либо рассеивать объекты, либо собирать их вместе, и отсутствие объектов между двумя ядрами может быть вызвано именно этим резонансом, хотя исследователи пока не уверены в этом.

Открытие стало возможным благодаря использованию инструментов, более привычных для науки о данных, чем для традиционной астрономии. Команда применила алгоритм кластеризации DBSCAN для поиска плотных сгустков точек в облаке данных, описывающих орбиты объектов. Исследователи подчеркивают, что на данный момент они сохраняют осторожность. Внутреннее ядро четко проявляется в обработанных данных, но пока не ясно, является ли оно действительно отдельной структурой или просто внутренним краем более крупного и сложного ядра. Однако его особенно «холодные» орбиты намекают на несколько иную историю, что делает его ценным для проверки моделей миграции Нептуна и формирования современного облика внешней Солнечной системы. Окончательную проверку даст будущие данные, в частности, от обсерватории Веры Рубин, которая, как ожидается, откроет и отследит тысячи новых объектов пояса Койпера в ближайшие годы.