| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Ледяные Сателлиты
| |||||
 Дальний рубеж |
|||||
Ледяной пояс Койпера |
Страница:
Пояс Койпера (Part #1, Part #2),
Категории объектов Пояса (Part #1, Part #2, Part #3),
Эрида 2003 UB313,
Седна и 2003 EL61,
Убийца 2004 XR190;
|
|
Границы Солнечной системы
Ледяные сателлиты Солнца Пояс Койпера: Много ли их там?
Они представляют собой правильные сферы, каменных (по крайней мере - частично), с метановым или, может, водяным льдом на поверхности. Под валом открытий Международный астрономический союз (IAU) крепко задумался над новым разграничением понятий "планета", "астероид", "транснептуновый объект". Напомним крупные объекты пояса Койпера, пристально изучаемые астрономами: Квавар (Quaoar), Седна (Sedna), Иксион (Ixion), Варуна (Varuna), Хаос (Chaos). К ним нужно добавить ещё три новых имени (неофициальных "code-name", так сказать): Санта (Santa), Истербанни (Easterbunny) и Эрида - 136199 Eris (2003 UB313, ранее Ксена), которые прежде обозначали как - 2003 EL61, 2005 FY9 и 2003 UB313. Из них Эрида представляет интерес, как самое крупное тело за орбитой Плутона, а Санта - как планетка с самым быстрым вращением. "Мини"-планета Истербанни (2005 FY9) интересна тем, что это уже третье из известных транснептуновых тел, на поверхности которого обнаружен метановый лёд (два других – Плутон и Эрида). "Мы думаем, что особенности их орбит означают: все эти тела были сформированы куда ближе к Солнцу, а затем были выброшены на нынешние орбиты планетами-гигантами", — говорит Браун. Привычная стройная картина формирования Солнечной системы уже не в состоянии объяснить происхождение всех новых объектов. Ведь речь идёт о "случайном выбрасывании" не одного-двух небесных тел а, возможно, десятков. Что же творилось тут более четырёх миллиардов лет назад?...
Но есть в поясе Койпера ещё масса других объектов (в основном они известны лишь под номерами), диаметром в сотни километров или порядка тысячи километров. И никто не может гарантировать, что завтра астрономы не откроют там какое-нибудь удалённое и тёмное тело с поперечником, скажем, как у Меркурия или более того. Напомним, одними из главных поставщиков сенсаций последних месяцев в данной области являются Майкл Браун (Mike Brown) из Калифорнийского технологического института (Caltech), Чадвик Трухильо (Chadwick Trujillo) из гавайской обсерватории Джемини (Gemini Observatory) и Давид Рабинович ( David Rabinowitz) из Йеля (Yale University). Это та же самая группа, которая обнаружила в прошлом году объект 2004 DW, ныне известный как Оркус (Orcus). Алан Штерн (Alan Stern) из The Space Review пишет: "Современные компьютерные модели формирования планет, составленные различными группами во всём мире, показывают, что от сотен до тысяч маленьких миров, в пределах от небольшой доли размера Плутона до размера Земли - также сформировались в процессе построения планет гигантов". Где же это всё великолепие миров? Штерн пишет о подсказках, которые мы можем найти куда ближе, чем пояс Койпера, так богатый на сюрпризы. Один такой ключ – это то, что спутник Плутона, Харон (его диаметр – примерно половина Плутона), кажется, сформирован гигантским ударом ещё одного тела, почти такого же размера, как Плутон. "Что тут является самым важным, — поясняет Штерн, — дабы сделать такое столкновение более-менее вероятным, нужно, чтобы сотни или больше тел с диаметром в тысячу километров двигались по кругу в древней внешней Солнечной системе". Второй ключ – обратная орбита Тритона, спутника Нептуна – верный признак гравитационного захвата. Третий ключ – сильный наклон осей Урана и Нептуна – признак косого удара по ним тел, класса нескольких земных масс. "Вычисления также показывают: чтобы иметь высокую вероятность таких столкновений, несколько дюжин таких крупных объектов должны были двигаться по кругу в областях Солнечной системы, занимаемых Ураном и Нептуном", – добавляет Штерн. Так представление о чинной и аккуратной "конденсации" протопланетного облака в стройную систему с четырьмя внутренними скалистыми планетами, четырьмя газовыми гигантами – подальше от звезды, и как добавки — карлика Плутона ("ошибка природы", нарушающая красивую схему) – тает, заменяется на картину бурной жизни десятков ранних планет со множеством их столкновений и сильных изменений орбит. В поясе Койпера теперь обитают планеты, которым, в некотором роде, не повезло тогда. Но лишённые такого сильного потока лучей от Солнца, в котором купаются планеты внутренней Солнечной системы, Квавар, Седна, Эрида и их многочисленные заиндевевшие соседи могут гордиться одним фактом – это именно они составляют большую часть планетной семьи Солнца, а не Меркурий, Венера и так далее – до счастливчика Плутона, открытие которого, как теперь выясняется, опередило время и было предвестником переворота наших представлений о собственном доме. Объекты пояса Койпера: 2003 UB313 Впервые 2003 UB313 был зарегистрирован в октябре 2003 года, однако лишь 8 января 2005 года выяснилось, что он расположен очень далеко и, соответственно, имеет большой размер. Соперницу Плутона журналисты чаще называют Зеной (Ксеной, Xena), хотя ее официальное название до сих пор не утверждено (не исключено, что полушутливое прозвище "для внутреннего пользования" внутри команды астрономов так и "пристанет" к планетоиду). Объект 2003 UB313 был открыт американскими астрономами Майком Брауном (Michael E. Brown), Чедвиком Трухильо (Chad Trujillo) и Дэвидом Рабиновичем (David L. Rabinowitz) в ходе обзора, проводимого с помощью автоматического телескопа имени Сэмюеля Осчина обсерватории Паломар. Ранее с помощью того же телескопа той же группой были открыты Седна (2003 год) и Кваоар (2002 год). Официальный номер и название для 2003 UB313 и его предполагаемого спутника (S/2005) утверждаются Международным Астрономическим Союзом, и скорее всего ими станут И'мир (Ymir, ударение на первом слоге) и А'уду'мла (Audumla, ударения на первом и третьем слогах), предложенные первооткрывателями. Вычисления показали, что объект находится вблизи афелия своей орбиты, период обращения по которой составляет 560 лет. Орбита его сильно вытянута - 280 лет назад планета приближалась к Солнцу на расстояние 36 а.е. Орбита наклонена к эклиптике на 44 градуса. В настоящее время 2003 UB313 виден с Земли как тусклая звездочка 18,9 зв. вел., однако в перигелии становится заметно ярче Плутона. Как показывают результаты наблюдений, проведенных в обсерватории Gemini, поверхность объекта 2003 UB313 по своим спектральным характеристикам схожа с поверхностью Плутона. Наблюдения с помощью спектрографа ближнего ИК-диапазона, осуществленные еще 25 июля 2005 года Чадом Трухильо (Chad Trujillio), одним из первооткрывателей 2003 UB313, показали, что поверхность только что открытого небесного тела покрыта метановым льдом. «Мы по-прежнему мало что знаем об этом объекте, — сказал д-р Трухильо, — однако ясно, что он очень похож на Плутон и по размеру, и по своему составу — по крайней мере, на первый взгляд». Наличие льда метана свидетельствует о том, что поверхность планеты не подвергалась сколь-нибудь существенному разогреву со времен образования Солнечной системы 4,5 млрд. лет назад — в противном случае метан мгновенно улетучился бы. Среди объектов пояса Койпера ранее метан наблюдался лишь на Плутоне и на спутнике Нептуна — Тритоне.
С помощью космического телескопа Хаббла (NASA) проведены уточняющие измерения «десятой планеты» и получившей неофициальное имя Эрида (136199 Eris). "Хаббл" смог разрешить поверхность Ксены в оптическом диапазоне (угловой размер планетоида получился равным 34,3 +/- 1,4 миллисекунды дуги) и показать таким образом, что ее диаметр составляет порядка 2400 километров - это приблизительно на 5% больше, чем у Плутона (2290 километров). Тот факт, что Эрида меньше, чем считалось ранее, означает, что она должна отражать порядка 86% падающего на нее света (+/-7%). Яркость Ксены таким образом сопоставима с яркостью свежевыпавшего снега. В отличие от Плутона, который покрыт относительно светлыми и темными пятнами, Эрида, по всей видимости, может похвастаться безукоризненной белизной, так что даже невозможно определить период ее вращения вокруг собственной оси. "Когда мы определили ее размеры, то были потрясены, - говорит Браун. Столь высокое альбедо - вещь просто беспрецедентная, все это сравнимо только с другим очень странным объектом - Энцеладом". Браун готов предложить два возможных механизма "отбеливания" Ксены. Как известно, Эрида обладает чрезвычайно вытянутой орбитой, что заставляет ее то приближаться к Солнцу на 38 астрономических единиц, то удаляться на 97 а.е. При сближении с нашим светилом Эрида окутывается атмосферой из размороженных газов, а при удалении эти газы вновь замерзают - таким образом всю Ксену и покрывает свежий и ослепительно белый снег. Если бы не это периодическое обновление "снежного покрова", фотолиз метана привел бы к заметному помутнению поверхности. Впрочем, подобный цикл таяния и замораживания характерен и для Плутона, который перемещается от 30 до 50 а.е. примерно за 250 лет, но почему-то все это не способствует появлению ослепительно яркой поверхности. Браун объясняет столь разительное отличие просачиванием на поверхность Ксены метана. Можно вспомнить, что ледяные частицы и водный пар изрыгаются своего рода гейзерами и на белоснежном Энцеладе, но Браун считает, что столь активные процессы для Ксены все-таки нехарактерны. Картина, по его мнению, больше напоминает выпуск пара из глубин нашей земной Антарктиды, где этот пар немедленно замерзает на поверхности. Остается найти "энергетический источник", способный "выжимать" метан на поверхность. В результате измерений удалось установить, что диаметр небесного объекта 2003 UB313 лишь немного превышает диаметр Плутона. Хотя по результатам предыдущих наблюдений, проведенных наземными обсерваториями, ученые сделали предположение, что Эрида примерно на 30% больше Плутона в диаметре, исследования с помощью телескопа Хаббла, проведенные 9 и 10 декабря 2005 года, показали, что диаметр планеты равен приблизительно 2400 км. Для сравнения, диаметр Плутона, измеренный телескопом Хаббла, составляет около 2300 км. Космический телескоп Хаббла - единственный инструмент, с помощью которого можно измерить диаметр Ксены в видимом диапазоне, подчеркивает доктор Майк Браун (Mike Brown), ученый-планетолог Технологического института в Пасадене. Для уточнения диаметра Ксены, находящейся на расстоянии 16 млрд. км от Земли, понадобилась всего лишь пара снимков, сделанных телескопом Хаббла. У Ксены высокая отражательная способность или альбедо - ярче нее только ледяной Энцелад, геологически активный спутник Сатурна. Другая возможная причина высокой отражательной спобности — выделение метана из теплых недр планеты. Когда метан достигает холодной поверхности Ксены, он немедленно замерзает и покрывает ледяной коркой кратеры и другие образования. 2003 UB313: имеет небольшой спутник Астрономы, которым удалось открыть десятую планету Солнечной системы, обнаружили маленькую луну обращающуюся вокруг планеты 2003 UB313. Недолго думая, астрономы решили назвать луну - Дисномия (Dysnomia) - как в популярном сериале "Зена - королева воинов". 10 сентября 2005, астрономы в Обсерватории Keck на Мауна-Кеа смотрели на планету с новым инструментом, который позволяет им видеть столь же мелкие детали что и c помощью космического телескопа Хаббл. Изображения планеты сразу показали, что она имеет небольшой спутник, обращающийся вокруг неё. Команда, нашедшая спутник у новой планеты, включала ученых открывших и изучавших планету 2003 UB313 ("Xena"), плюс большая техническая группа обслуживающая обсерваторию Keck, которая сделала эти наблюдения технически возможными. Планета находится так далеко (97 а.е.), что её небольшой спутник слабо различим даже на мощных телескопах, причем на столько, что все предыдущие наблюдения новой планеты до сих пор, не позволили его разглядеть. Наземные телескопы часто не видят мелкие детали, потому что атмосфера Земли искажает слабый свет приходящий от удаленной планеты. В последние несколько лет адаптивная оптика позволила астрономам частично корректировать искажения связанные с рассеиванием света и "рябью" атмосферы. Одно ограничение адаптивной оптики в том, что только у достаточно ярких объектов можно улучшить четкость изображения. Обсерватория Keck недавно была оснащена новым оборудованием, которое улучшило характеристики и без того совершенной системы его адаптивной оптики. Новое дополнение использует лазерный луч, исходящий от телескопа, чтобы создать искусственную калиброванную "звезду" в небе непосредственно рядом с объектом. Эта "лазерная звездочка" позволяет использовать адаптивную оптику даже когда яркость объекта слишком мала. Ещё год назад такие тонкие наблюдения можно было осуществлять только с помощью космического телескопа Хаббл, апертура которого уступает мощным наземным телескопам. Но теперь это стало возможно и для обсерваторий на Земле. Новая система настолько мощна, что слишком много желающих её использовать в своих наблюдениях. Поэтому ученые не могли использовать новую оптику телескопа Кек (Keck) сразу же после открытия планеты Эрида.
Для подтверждения того, что новый объект является спутником планеты 2003 UB313, необходимо было определить движется ли он относительно звезд фона вместе с планетой Эрида. Если вы смотрели на снимок телескопа Кек внимательно, то внизу заметили небольшую "полосу света". Эта полоса - след слабой фоновой звезды, которая была смазана при отслеживании перемещения планеты (телескоп был синхронизирован с движением планеты). Таким образом, полоса соответствует направлению движения планеты. А так как источник рядом с планетой "не стерт", то он не является звездой фона. Другим опасением могло быть то, что объект является артефактом адаптивной системы (вызванный атмосферным искажением). Но вследствии вращения Земли артефакт должен был двигаться относительно планеты Эрида по дуге. Так как объект не отклоняется от планеты, то остается предположить, что он действительно является спутником, обращающимся вокруг планеты. Почему так важно открытие спутника у Ксены? В то время как мы знаем, что планета Эрида по размерам должна быть больше Плутона, мы фактически не знаем, массивнее ли она чем Плутон. Так как при меньшей плотности планета может быть менее массивной даже имея большие размеры. Тогда можно было бы считать, что планета содержит больше льда чем скалистой породы (так как плотность льда значительно ниже). Единственный способ которой позволяет вычислить массу планеты 2003 UB313 - это обнаружить обращающийся вокруг неё спутник, и определить его скорость движения по орбите. Чем больше скорость спутника (при определенной орбите), тем массивнее планета. Пока ученые не знают, какова скорость луны у планеты 2003 UB313, но вскоре, когда им удастся её определить - они одновременно смогут точнее оценить массу, размеры и даже состав планеты Солнечной системы. Другая причина важности обнаружение луны у Ксены в том, что это позволит лучше понять историю формирования Солнечной системы. Достаточно удивительно, что 3 из 4-х наиболее крупных объектов в Поясе Койпера (Эрида, Плутон, и 2003 EL61) все имеют свои луны. Такая особенность этих объектов предполагает некоторый очень схожий механизм их формирования. В научной статье, описывающей данное открытие выдвигается гипотеза, что обе луны у планет 2003 UB313 и 2003 EL61 были сформированы при столкновении объектов Пояса Койпера. Этот процесс должен быть подобен тому, как образовалась наша Луна из обломков после столкновения между Землей и объектом размером с Марс. Изучив орбиты лун вокруг новых планеты, ученые смогут понять насколько верна их гипотеза. Интересно, что в Солнечной системе имеют спутники не только планеты. Много весьма маленьких астероидов со спутниками вокруг них, также, как и около 10 % объектов в поясе Койпера. До сих пор нет единого мнения, считать ли открытые объекты группой обычных планет на краю Солнечной системы, или же причислить их к планетоидам - не являющихся "классическими" планетами. Факт, что "койпероиды" имеют луны, может быть одним из аргументов считать их планетами. Хотя иначе, из числа планет пришлось бы также исключить и Плутон. Статья составлена из источников РОЛ, CNews, Membrana, Lenta
| ||||||||||||
 |
|
|