ВСЕ СТАТЬИ
Учёные выяснили, как на окраине Солнечной системы образовался необычный «снеговик» Аррокот
Учёные выяснили, как на окраине Солнечной системы образовался необычный «снеговик» Аррокот — Астрономы приблизились к разгадке происхождения необычного «снеговика» на окраине Солнечной системы — объекта Аррокот (Arrokoth), который более четырёх миллиардов лет сохраняет форму двух слипшихся тел. Новое исследование подтверждает: этот объект, вероятнее всего, сформировался в результате мягкого гравитационного коллапса «космической гальки» на самых ранних этапах истории планетной системы. Аррокот стал известен после пролёта зонда NASA New Horizons в 2019 году. Снимки показали, что объект состоит из двух вытянутых «долей». Анализ данных показал, что обе части имеют почти одинаковый химический состав, сходное количество летучих льдов и близкий возраст кратеров. Это означает, что они формировались одновременно, в одном месте и в одинаковых условиях. Именно эта история происхождения долго была предметом споров. Одна группа учёных предполагала, что две части сначала существовали отдельно и миллионы лет медленно сближались под действием гравитационных возмущений. Другая считала, что они возникли почти одновременно при сжатии вращающегося облака твёрдых частиц. Чтобы проверить эти гипотезы, исследователи провели серию подробных компьютерных симуляций. Этот снимок был сделан космическим аппаратом New Horizons 1 января 2019 года во время пролёта мимо объекта пояса Койпера 2014 MU69, неофициально известного как Ультима Туле. Это самое чёткое на сегодняшний день изображение Аррокота. Источник: NASA Команда выполнила 54 численных эксперимента с использованием метода SSDEM (soft-sphere discrete element method), который позволяет моделировать столкновения частиц так, как они происходят в реальности — с прилипанием, трением и образованием фракций. В каждой симуляции рассматривалось облако из 100 тысяч фрагментов радиусом около двух километров, общей массой, сопоставимой с объектом размером примерно 100 километров. Такие облака, по современным представлениям, заполняли внешние области молодой Солнечной системы. По мере гравитационного сжатия облака начинали вращаться всё быстрее. Из-за быстрого вращения они часто распадались на несколько фрагментов. В большинстве случаев формировались одиночные тела или широкие двойные системы. Однако примерно в 3% случаев возникали контактные «близнецы». Всего в ходе расчётов появилось 834 протопланетных тела, из которых 29 стали двойными объектами. Сначала они существовали как пара тел, связанных гравитацией и вращающихся друг вокруг друга. Со временем пролёты других объектов отнимали у них орбитальную энергию, и пара постепенно сближалась, пока части не соприкасались. Эти столкновения оказывались исключительно мягкими. Почти все они происходили на скоростях от 0,4 до 5,8 метра в секунду. Именно такие значения соответствуют оценкам прочности поверхности Аррокота, полученным по данным New Horizons. Более быстрые удары привели бы к разрушениям, которых на объекте не наблюдается. Кадр из эксперимента. Источник: Michigan State University Jacobson Lab Форма смоделированных тел также совпала с реальной: вытянутые, асимметричные «двойные» структуры, характерные не только для Аррокота, но и для некоторых астероидов и комет. Скорость вращения в моделях составляла от 2,1 до 3 оборотов в сутки — быстрее, чем у Аррокота сегодня (около 1,51 оборота в сутки). Авторы предполагают, что за миллиарды лет объект мог замедлиться из-за слабых ударов других мелких тел. Особое значение имеет место, где находится Аррокот — так называемый «холодный классический пояс Койпера», удалённая область, почти не затронутая гравитацией планет-гигантов. В таких условиях объекты сохраняют исходную структуру со времён формирования Солнечной системы. Это делает Аррокот своеобразной «капсулой времени», хранящей информацию о ранних этапах планетообразования. Авторы делают вывод: контактные двойные тела могут формироваться напрямую в результате гравитационного коллапса облаков твёрдых частиц. Более того, некоторые такие системы в моделях имели собственные спутники, образуя миниатюрные многокомпонентные структуры — аналогичные тем, что наблюдаются за орбитой Нептуна. При этом учёные подчёркивают, что не все контактные объекты возникли одинаково. Вблизи Солнца многие астероиды и кометы, вероятно, сформировались в результате столкновений или распада при быстром вращении. Но Аррокот оказался в среде, где первоначальный механизм формирования сохранился почти без искажений. В результате его форма, вращение и химический состав становятся прямым свидетельством того, как более четырёх миллиардов лет назад начиналась «сборка планет». Два сгустка космической «гальки», образовавшиеся рядом, медленно сблизились и соединились — и тем самым сохранили один из самых наглядных следов ранней истории Солнечной системы.