Гіпотеза «потокової нестабільності»: що це таке і як до цього причетний Hubble

Пояс Койпера, віддалений регіон крижаних тіл за межами Нептуна, є домом для багатьох космічних чудес. Серед них одна особлива трійця космічних об’єктів нещодавно привернула увагу вчених. Космічні системи, що складаються з трьох об’єктів, які обертаються один навколо одного, завжди були викликом для астрономів, оскільки передбачити їхні траєкторії вкрай складно. Взаємодія гравітаційних полів трьох тіл зазвичай призводить до хаотичних динамічних процесів, що дало початок «проблемі трьох тіл».

Відкриття того, що раніше ідентифікована подвійна система в поясі Койпера може насправді складатися з трьох тіл, може змінити наше розуміння процесів формування та еволюції об’єктів цього регіону. Команда дослідників, яка зробила відкриття, стверджує, що виявила стабільну систему з трьох тіл, що є дуже рідкісним, але не безпрецедентним явищем. Це може стати значним проривом у планетології.

Що виявили астрономи?

Дослідники з Університету Бригама Янга (США, штат Юта) вважають, що вони відкрили другу трійцю космічних тіл у поясі Койпера, відому на сьогодні. Якщо це підтвердиться, то можна припустити, що подібні тричленні системи зустрічаються частіше, ніж вважалося раніше. Це також підкріплює унікальну теорію про історію Сонячної системи та процес утворення об’єктів пояса Койпера (KBOs).

«Всесвіт сповнений тричленних систем, включаючи найближчі до Землі зорі в системі Альфа Центавра. Ми виявляємо, що пояс Койпера може не бути винятком», — говорить авторка дослідження Майя Нельсен, випускниця факультету фізики та астрономії BYU.

Що таке об’єкти пояса Койпера?

Каталогізовані у 1992 році, об’єкти пояса Койпера є первинними крижаними залишками з раннього періоду існування Сонячної системи. Цей пояс лежить далеко за орбітою Нептуна. На сьогодні вчені зафіксували понад 3 000 KBO, а загальна їхня кількість може сягати сотень тисяч, якщо враховувати всі об’єкти, більші за 16 км у діаметрі. Найбільшим об’єктом пояса Койпера є карликова планета Плутон.

Формування об’єктів пояса Койпера

Нове відкриття, зроблене за допомогою Габбла, дає ключові підказки щодо теорії утворення KBO, згідно з якою три маленькі кам’янисті тіла могли з’явитися не внаслідок зіткнення у густонаселеному поясі Койпера, а завдяки гравітаційному колапсу матерії в диску навколо молодого Сонця. Цей процес, ймовірно, стався близько 4,5 мільярда років тому.

Для порівняння, відомо, що зорі зазвичай формуються шляхом гравітаційного колапсу газу, часто утворюючи подвійні або потрійні системи. Припущення, що об’єкти пояса Койпера можуть формуватися подібним чином, є цікавою концепцією, яка наразі перебуває на стадії перевірки.

Система Альтжира

Дослідження стосується системи Альтжира, розташованої на околицях Сонячної системи, приблизно у 44 рази далі від Сонця, ніж Земля. Раніше у зображеннях Габбла вчені бачили два KBO у цій системі, але тепер припускають, що внутрішній об’єкт насправді складається з двох тіл, які виглядають як одне через їхню близькість одне до одного та величезну відстань від Землі.

Вчені пояснюють, що розрізнити два окремі тіла на такій відстані можна лише непрямими методами. Протягом 17 років команда спостерігала за рухом зовнішнього об’єкта в системі Альтжира. Вони помітили невеликі зміни в орбіті, які не відповідали очікуваним моделям.

Можливі гіпотези щодо системи Альтжира

Аналізуючи дані з Габбла, дослідники дійшли висновку, що найсильніші докази свідчать на користь потрійної системи. Вони також розглянули альтернативні пояснення:

• Внутрішній об’єкт може бути контактною подвійною системою (двома тілами, що торкаються одне одного).
• Об’єкт може мати неправильну, сплющену форму, схожу на млинець.

Наразі у поясі Койпера зафіксовано близько 40 подвійних об’єктів.

Якщо виявлення другої потрійної системи підтвердиться, це може означати, що такі системи є не поодинокими аномаліями, а частиною цілого класу тричленних утворень, що виникли за схожих умов. Історично детально вивченими об’єктами пояса Койпера були лише Плутон і Аррокот, які досліджувалися місією NASA New Horizons у 2015 та 2019 роках відповідно. Аррокот є контактною подвійною системою, де два об’єкти з часом зблизилися й утворили форму, схожу на арахіс.

Що буде далі?

Команда дослідників називає Альтжиру «близьким родичем» Аррокота, оскільки вони походять з однієї групи об’єктів у поясі Койпера. Альтжира приблизно вдесятеро більша за Аррокот і має діаметр близько 200 км. Хоча наразі немає запланованих місій для детального вивчення Альтжири, вчені з нетерпінням чекають майбутньої можливості спостерігати за нею.

Протягом наступного десятиліття зовнішній об’єкт системи Альтжира пройде перед центральним тілом, що дасть змогу отримати нові дані про цю інтригуючу систему. Крім того, у наступному циклі спостережень дослідження підтримає космічний телескоп James Webb, який допоможе отримати нові докази щодо цих трьох заморожених космічних тіл. Дослідження опубліковане в The Planetary Science Journal.