Астрономы давно обсуждали, почему значительная часть ледяных объектов в дальних регионах Солнечной системы (поясе Койпера и облаке Оорта) напоминает по форме снеговиков — двухкомпонентные тела с прочно «склеенными» сфероидными частями. Эти так называемые контактные бинары (еще их называют «кентаврами») составляют около 10% всех малых тел, обнаруженных в поясе Койпера — области за орбитой Нептуна. Там, на расстоянии 30 и более астрономических единиц (4,5 млрд километров) от Солнца находятся древние, почти не изменившиеся остатки раннего материала Солнечной системы.
Новое исследование предоставляет убедительные доказательства того, что такие формы могут возникать самостоятельно через гравитационный коллапс облака частиц, а не только в результате редких столкновений или экзотических аномалий. Работа опубликована в авторитетном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Гравитационный коллапс: естественный путь рождения «кентавра»
Ранее модели формирования контактных бинаров упрощали физику и рассматривали столкновения тел как «слияние жидких капель», что не позволяло получить характерные «двухлепестковые» формы. Магистрант Джексон Барнс из Университета штата Мичиган разработал более реалистичную компьютерную симуляцию, учитывающую физическую прочность частиц и эффекты естественного контакта между ними.
Симуляции показывают, что из облака пыли сначала образуют два отдельных тела, которые со временем постепенно сближаются и мягко соприкасаются, сохраняя при этом свою сферичность. Этот процесс выглядит гораздо менее драматично, чем жесткие столкновения, но способен привести к образованию гравитационно связанных бинарных структур в значительных количествах.
Профессор Сет Джейкобсон, соавтор работы, отметил, что раз кентавров в транснептуновом пространстве действительно много (примерно один из десяти объектов), то механизм их формирования не должен быть уникальным, как появление сиамских близнецов. Гравитационный коллапс, по его словам, прекрасно вписывается в существующие наблюдения.
Сама идея гравитационного коллапса, как ключевого этапа формирования планетезималей и других малых тел, получает дополнительную поддержку от предыдущих исследований. Например, анализ данных миссии Rosetta к комете 67P/Чурюмова — Герасименко показал, что комета могла формироваться через мягкий коллапс связанных комков мелких частиц, что согласуется с современными моделями раннего этапа образования тел в Солнечной системе.
Значение для понимания ранней Солнечной системы
Пояс Койпера (Kuiper belt) считается «кладовой» самых древних объектов Солнечной системы, сохранившихся в неизменном виде с ранних стадий ее существования. Новые симуляции дают ученым более точные инструменты для изучения того, как из мельчайших частиц формировались первые крупные тела, в том числе кометы и планетезимали — зародыши будущих «взрослых» небесных тел.
Понимание механизма образования контактных бинаров поможет в будущем лучше интерпретировать данные от миссий, исследующих дальние регионы космоса, и, возможно, найти еще больше «космических снеговиков» — близких родственников объекта 2014 MU69 (Аррокот), который впервые был посещен космическим аппаратом NASA New Horizons и запомнился именно своей характерной формой «снежной бабы».
О необычном космическом «кентавре», который раз в полтора-два месяца выпускает струю угарного газа, читайте в материале Hi-Tech Mail.