Астрономы обнаружили, что система 148780 Altjira (далее Алтьира), находящаяся в поясе Койпера, скорее всего, состоит из трех ледяных тел. Если эта информация подтвердится, то в распоряжении ученых появится ключевое доказательство ведущей теории формирования объектов за орбитой Нептуна.
Задача предсказания движения трех гравитационно связанных тел в космическом пространстве веками бросала вызов математикам и недавно была популяризирована в романе Лю Цысиня «Задача трех тел» и телесериале, снятом по его мотивам. Однако исследователи сообщают, что нашли стабильное трио ледяных космических объектов в поясе Койпера нашей Солнечной системы, используя данные космического телескопа NASA/ESA «Хаббл» и наземной обсерватории имени Кека на Гавайях.
Если информация о системе Алтьира окажется верной, то это будет вторая подобная тройная система, обнаруженная в этом регионе. Данный факт позволит предположить, что подобные тройные объекты не являются редкостью в поясе Койпера, а представляют собой целую популяцию, сформировавшуюся в схожих условиях ранней Солнечной системы.
«Вселенная наполнена различными тройными системами, включая ближайшие к Земле звезды — систему Альфа Центавра, — говорит Майя Нельсен, главный автор исследования и выпускница факультета физики и астрономии Университета Бригама Янга в Прово, штат Юта, — и мы обнаруживаем, что пояс Койпера не является исключением».
Объекты пояса Койпера (ОПК), известные с 1992 года, представляют собой примитивные ледяные тела ранней Солнечной системы, находящиеся за орбитой Нептуна. На сегодняшний день каталогизировано более 3 000 ОПК, и ученые полагают, что их может быть еще несколько сотен тысяч диаметром более 16 километров. Крупнейшим из известных ОПК является карликовая планета Плутон.
Открытие «Хаббла» может стать решающим подтверждением теории формирования ОПК, согласно которой три малых каменистых тела образовались не в результате столкновений в плотнонаселенном поясе Койпера, а непосредственно в процессе гравитационного коллапса вещества в диске материала, окружавшем новообразованное Солнце около 4,5 миллиарда лет назад. Хорошо известно, что звезды формируются путем гравитационного коллапса газа, обычно парами или тройками, но идея о том, что космические объекты, подобные тем, что находятся в поясе Койпера, формируются аналогичным образом, определенно интригует.
Система Алтьира расположена на окраинах Солнечной системы, на расстоянии более 5,9 миллиарда километров от нас, что почти в 40 раз превышает расстояние между Землей и Солнцем. Изображения «Хаббла» показывают два ОПК, расположенных примерно в 7 600 километрах друг от друга. Однако исследователи утверждают, что повторные наблюдения за уникальным коорбитальным движением объектов указывают на то, что внутренний объект на самом деле состоит из двух тел, настолько близких друг к другу, что их невозможно различить на таком большом расстоянии.
«При таких малых и удаленных объектах расстояние между двумя внутренними членами системы составляет долю пикселя на изображениях «Хаббла», поэтому для обнаружения тройной системы необходимо использовать неизобразительные методы», — пояснила Нельсен.
Для этого требуется время и терпение, объяснила она. Ученые собрали 17-летнюю базу наблюдательных данных с телескопа «Хаббл» и обсерватории Кека, отслеживая орбиту внешнего объекта системы Алтьира.
«Со временем мы увидели, что ориентация орбиты внешнего объекта меняется, что указывает на то, что внутренний объект либо очень вытянут, либо на самом деле состоит из двух отдельных объектов», — сказал Дарин Рагоззин, соавтор исследования из Университета Бригама Янга.
«Когда мы тестировали различные модели на основе данных «Хаббла», вариант с тройной системой давал наилучшее соответствие наблюдениям, — сказала Нельсен. — Другие возможные объяснения включают контактную двойную систему, где два отдельных тела настолько близко расположены, что касаются друг друга, или перед нами какой-то необычно плоский объект, напоминающий по форме блин».
Исследователи отмечают, что идентификация такой тройной системы требует особых методов наблюдения и анализа. Поскольку объекты в поясе Койпера находятся на огромном расстоянии от Земли, даже самые мощные телескопы не могут визуально различить близко расположенные компоненты системы. Именно поэтому ученым приходится использовать непрямые методы, такие как отслеживание едва заметных изменений в орбитальном движении наблюдаемых объектов на протяжении многих лет.
Единственными объектами пояса Койпера, которые были подробно изучены, являются Плутон и небольшой объект Аррокот, которые космический аппарат NASA «Новые горизонты» посетил в 2015 и 2019 годах соответственно. Зонд «Новые горизонты» показал, что Аррокот является контактной двойной системой — характерным для пояса Койпера типом объектов, где два изначально отдельных тела сблизились настолько, что соприкоснулись или даже частично слились, образовав структуру, напоминающую по форме арахис. Рагоззин описывает Алтьиру как «кузена» Аррокота, относящегося к той же группе объектов пояса Койпера. Однако астрономы оценивают, что Алтьира в 10 раз крупнее Аррокота и имеет диаметр около 200 километров.
Хотя на данный момент нет запланированной миссии для пролета мимо Алтьиры, чтобы получить детальные данные, сравнимые с исследованием Аррокота, Нельсен отмечает, что в ближайшее время появится другая возможность для дальнейшего изучения этой интригующей системы.
«Алтьира вступила в сезон затмений, когда внешнее тело проходит перед центральным телом. Это продлится в течение следующих десяти лет, предоставляя ученым отличную возможность узнать о ней больше», — сказала Нельсен.
Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» также присоединится к наблюдению за системой и проверит, выглядят ли компоненты одинаково в предстоящих наблюдениях третьего цикла.
Исследование опубликовано в The Planetary Science Journal.
