Дані місії NASA «Нові горизонти» (New Horizons) дають нову інформацію про те, як формувались планети та планетезималі — будівельні блоки планет.
1 січня 2019 року космічний зонд «New Horizons» пролетів повз стародавній об’єкт Поясу Койпера «Аррокот» (Arrokoth, 2014 MU69). Завдяки цьому людство уперше побачило крупним планом один із крижаних об’єктів у величезному регіоні поза орбітою Нептуна. Це небесне тіло збереглося в незмінному вигляді від початку формування Сонячної системи.
Використавши докладні дані про форму, геологію, колір та склад об’єкта — зібрані під час проходження повз нього космічного зонда, що сталося на відстані понад 6,5 мільярдів км від Землі, — дослідники, мабуть, знайшли відповідь на давнє запитання щодо походження планет. Це відкриття дає нове розуміння того, як утворилися планети.
Наукова група повідомила про ці результати у трьох статтях, оприлюднених журналом Science, та на брифінгу для ЗМІ 13 лютого на щорічній зустрічі Американської асоціації сприяння розвитку науки в Сіетлі.
«Аррокот — це найвіддаленіший, найпримітивніший і найчистіший об’єкт, який коли-небудь вивчали за допомогою космічних зондів, тому ми знали, що це буде унікальне дослідження», — сказав керівник місії «Нові горизонти» Алан Штерн (Alan Stern) з Південно-західного науково-дослідного інституту в Боулдері, штат Колорадо. «Це дало нам змогу з’ясувати, як формувались планетезималі, і ми вважаємо, що отримали суттєвий прогрес в розумінні загального процесу формування планетезималей і планет».
Перші зображення, передані зондом «Нові горизонти» після проходження повз Аррокот минулого року, показали, що об’єкт утворений з двох частин. Він має рівну поверхню та однорідний склад. Це свідчить про те, що небесне тіло, ймовірно, існує тривалий час в незмінному вигляді й зберегло визначальну інформацію про те, як формуються такі тіла. Перші наукові результати опубліковані в Science торік у травні.
«Це справді захоплива знахідка для вже успішної та історичної місії», — заявила Лорі Ґлаз (Lori Glaze), директор відділу планетології NASA. «Неперервні відкриття, які робить космічний зонд NASA “Нові горизонти”, вражають, бо вони змінюють наші знання та розуміння того, як формуються планетні тіла в зоряних системах повсюди у Всесвіті».
Обробивши більшу кількість даних та виконавши складне комп’ютерне моделювання, науковці місії зібрала картину, що відображає формування Аррокота. Аналіз показує: частини цього «контактного подвійного» об’єкта колись були окремими тілами, які формувалися близько одне від одного і з низькою швидкістю, оберталися одне навколо одного, а потім обережно з’єдналися й утворили об’єкт довжиною 35 км, який спостерігав зонд «Нові горизонти».
Науковці використали всі доступні зображення Аррокота, отримані за допомогою космічного зонда «Нові горизонти» Arrokoth, щоб визначити його 3D-форму, як показано в цій анімації. Форма дає змогу докладніше зрозуміти походження Аррокота. Згладжені форми кожної з частин Аррокота, а також дуже схожі положення їхніх полюсів і екваторів, вказують на впорядковане, обережне злиття двох об’єктів, утворених з однієї хмари частинок, що колапсувала. У Аррокота є фізичні особливості тіла, яке формувалося повільно, з «місцевої» речовини невеликої частини сонячної туманності. Такий об’єкт, як Аррокот, не сформувався б і не мав такого вигляду, який він має, в більш хаотичному середовищі нарощування. Відео з сайту www.nasa.gov.
Це вказує на те, що Аррокот утворився під час гравітаційного руйнування хмари твердих частинок у прадавній сонячній туманності. Такий висновок суперечить теорії утворення планетезималей, що називається ієрархічною акрецією (чи ієрархічним нарощенням). На відміну від зіткнень планетезималей на високих швидкостях в теорії ієрархічної акреції, при колапсі хмари з частинок, вони (частинки) м’яко зливаються й повільно збільшуються в розмірах.
«Так само, як скам’янілості вказують на еволюцію видів на Землі, планетезималі розповідають нам, як планети формувалися в космосі», — сказав Вільям МакКіннон (William McKinnon), дослідник місії «Нові горизонти» з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі та перший автор статті про формування Аррокота, яку оприлюднив журнал Science. «Аррокот має такий вигляд не тому, що утворився в результаті жорстких зіткнень. Він виник у більш складному танці, в якому його складові тіла повільно обходять одне одного перед тим, як зійтися разом».
Два інші важливі докази підтверджують цей висновок. Рівномірний колір і склад поверхні Аррокота показує об’єкт Поясу Койпера, утворений з розташованого поблизу матеріалу. Саме це прогнозує модель колапсу локальної хмари, а не те, що передбачає модель ієрархічної акреції, тобто утворення об’єкта з суміші речовини з більш віддалених частин туманності.
Рівні форми кожної з частин Аррокота, а також дуже схоже розміщення їхніх полюсів і екваторів, також вказують на більш впорядковане злиття з хмари, що колапсувала. Крім того, гладка, злегка оброблена поверхня Аррокота свідчить про те, що вона добре збереглася з кінця епохи формування планет.
«У Аррокота є фізичні особливості тіла, яке формувалося повільно, з “місцевої” речовини сонячної туманності», — сказав Вілл Ґрюнді (Will Grundy), учасник наукової групи місії «Нові горизонти» з обсерваторії Ловелл в Флаґстаффі, штат Арізона, і головний автор другої статті. «Такий об’єкт, як Аррокот, не сформувався б і не мав такого вигляду, який він має, в більш хаотичному середовищі нарощування».
Найостанніші результати щодо Аррокота значно ширші від тих, які були оприлюднені в травні 2019 року в статті, де першим автором був Штерн. Три нові статті базуються на обсязі даних у 10 разів більшому, ніж перший звіт, і разом дають набагато повнішу картину походження Аррокота.
«Усі знайдені нами докази вказують на модель колапсу хмари з частинок та заперечують модель ієрархічної акреції для процесу формування Аррокота, і за припущенням, для інших планетезималей», — сказав Штерн.
Космічний зонд «Нові горизонти» досі виконує спостереження за іншими об’єктами Поясу Койпера, повз які він проходить. Також він фіксує в ньому радіаційно-пилове середовище із зарядженими частинками. Нові об’єкти Поясу Койпера, які спостерігає нині зонд, містяться надто далеко, щоб отримати відкриття, схожі на ті, що були зроблені в час проходження повз Аррокот. Однак науковці місії можуть визначати такі характеристики, як властивості та форми поверхні кожного об’єкта. Цього літа команда місії почне використовувати великі наземні телескопи для пошуку нових об’єктів Поясу Койпера для таких досліджень, а, можливо, й нової цілі, повз яку, якщо дозволять запаси палива, міг би пройти космічний апарат.
На початок 2020 р. автоматична міжпланетна станція «Нові горизонти» перебувала від Землі на відстані 7,1 мільярда кілометрів, працює нормально і мчить крізь Пояс Койпера зі швидкістю 50 400 кілометрів на годину.
За інф. з сайту www.nasa.gov підготував Іван Крячко
