Телескопы NASA нашли древние ледяные тела за Нептуном которые сохранили историю Солнечной системы
Астрономы впервые объединили возможности космических телескопов NASA «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» для изучения самых далёких малых тел Солнечной системы — транснептуновых объектов. Наблюдения показали, что эти ледяные тела неожиданно сохраняют признаки своего происхождения, а их поверхность почти не изменилась за миллиарды лет существования.
Транснептуновые объекты находятся за орбитой Нептуна и представляют собой небольшие холодные тела, состоящие в основном из льда и каменистого материала. Большинство из них более чем в 100 миллионов раз тусклее объектов, видимых невооружённым глазом. Учёные считают их сохранившимися остатками раннего этапа формирования планет, когда вокруг молодого Солнца из пыли и частиц создавались первые строительные блоки будущих миров.
В двух исследованиях, опубликованных в The Astronomical Journal, учёные изучили 27 новых крайне слабых транснептуновых объектов. Команды под руководством исследователей из Университета Виктории в Канаде и Университета Северной Аризоны одновременно наблюдали один участок неба с помощью двух телескопов: «Хаббл» регистрировал видимый свет, а «Джеймс Уэбб» — инфракрасное излучение.
Использование двух космических обсерваторий позволило определить размеры объектов, их цвета, состав поверхности и орбиты. Цвет таких тел является своеобразной «подписью» химического состава, позволяющей понять, какие вещества сохранились на их поверхности.
Учёные изучили две группы транснептуновых объектов с разной историей движения. Первая группа — динамически «холодные» объекты, которые сохранили относительно спокойные и почти первоначальные орбиты вокруг Солнца в плоскости Солнечной системы. Вторая — динамически «горячие» объекты, которые сформировались ближе к нынешним орбитам Урана и Нептуна, а затем были перемещены наружу во время ранней миграции гигантских планет.
До новых наблюдений астрономы предполагали, что небольшие транснептуновые объекты должны сильнее отличаться от крупных из-за многочисленных столкновений, которые могли изменить их поверхность. Однако данные «Хаббла» и «Уэбба» показали обратное: маленькие тела имеют такие же цветовые характеристики, как и их более крупные родственники.
Это означает, что столкновения либо происходили реже, чем считалось ранее, либо эти объекты каким-то образом сохранили первоначальный состав поверхности, существовавший ещё до столкновений. По словам исследователя Университета Северной Аризоны Анастасии Морган, самые маленькие транснептуновые объекты словно «помнят» историю своего формирования и сохраняют признаки условий, в которых появились.
Учёные также обнаружили, что даже динамически «горячие» объекты сохраняют химический след места своего рождения, несмотря на то что за миллиарды лет их орбиты значительно изменились. Это указывает на то, что перемещение объектов по Солнечной системе не уничтожило информацию об их раннем происхождении.
Наблюдения с помощью «Джеймса Уэбба» также позволили изучить распределение объектов по размерам. Исследователи обнаружили, что обе группы транснептуновых тел имеют неожиданно похожее распределение размеров, хотя формировались в разных областях молодой Солнечной системы.
По мнению учёных, процесс формирования планетезималей — первых твёрдых строительных блоков планет — мог происходить одинаковым образом в разных условиях. Независимо от того, была ли область формирования более горячей или холодной, плотной или разреженной, она могла создавать объекты похожего размера.
При этом количество самых маленьких тел оказалось ниже, чем предсказывали некоторые модели формирования планет. Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил 27 новых чрезвычайно тусклых объектов, включая один настолько слабый, что его яркость сравнима с наблюдением небольшого роя светлячков на Луне с поверхности Земли.
Самый маленький из обнаруженных объектов имеет диаметр около 5 километров. Это примерно в пять раз меньше размеров тел, которые можно обнаружить с помощью самых чувствительных наземных телескопов.
Учёные отмечают, что получить такие результаты удалось только благодаря совместной работе «Хаббла» и «Джеймса Уэбба». Первый обеспечивает высокую чувствительность в видимом диапазоне, а второй позволяет изучать слабые инфракрасные сигналы, которые недоступны большинству других инструментов.
Исследование транснептуновых объектов помогает восстановить историю формирования Солнечной системы и понять, какие процессы происходили в её ранние эпохи. Дальнейшие наблюдения должны уточнить, почему малых тел оказалось меньше ожидаемого и насколько хорошо они сохранили первоначальные условия своего рождения.
Исследование в журнале The Astronomical Journal.