Это самый далекий и примитивный объект, когда-либо замеченный космическим кораблем с Земли. Теперь исследователи говорят, что у них есть последняя информация о том, как ультракрасное тело возрастом 4 миллиарда лет, известное как Аррокот, приобрело свою характерную форму снеговика.
Аррокот расположен в поясе Койпера — обширном толстом кольце ледяных тел, лежащем за орбитой Нептуна. Эта область космоса является домом для большинства известных карликовых планет, а также комет и скоплений небольших твердых обломков, называемых планетезималями – строительных блоков планет.
Не все эти планетезимали круглые: по оценкам астрономов, 10–25% планетезималей, найденных в поясе Койпера, включая Аррокот, имеют две доли, то есть они похожи на арахис или снеговиков.
Эксперты ранее заявляли, что размер, состав и небольшое количество кратеров Аррокота позволяют предположить, что обе доли образовались одновременно и ненасильственным путем, предполагая, что это могло произойти в результате процесса, известного как гравитационный коллапс. Однако подробности того, как это могло произойти, обсуждаются.
Теперь исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что гравитационный коллапс действительно может создавать такие двухлопастные объекты, и пролить свет на механизм.
«Это очень интересно, потому что мы можем увидеть это впервые», — сказал первый автор исследования Джексон Барнс из Мичиганского государственного университета. «Это то, чего мы никогда не видели от начала до конца, что подтверждает весь этот процесс».
По словам Барнса, пояс Койпера — это остаток первичного протопланетного диска Солнечной системы, внутри которого, как полагают, образовались гигантские закрученные облака из гальки. В сценарии гравитационного коллапса гравитационные силы внутри этих облаков заставили гальку сформироваться в комки или планетезимали разных размеров.
В «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» Барнс и его коллеги описывают, как они провели 54 моделирования, включающих первоначальное облако из гальки, содержащее 10.5 Частицы, каждая с радиусом около 2 км (1,25 мили). Это модель реальной ситуации с низким разрешением, поскольку считается, что настоящие галечные облака содержат около 10 частиц.24 Частицы размером в миллиметр.
Команда обнаружила, что в некоторых случаях две меньшие планетезимали, вращающиеся вокруг друг друга, в конечном итоге движутся внутрь, пока на скорости около 5 метров в секунду или меньше они не соприкасаются и не соединяются, образуя двухлопастную планету или «контактную двойную систему».
«Некоторые из контактных двойных систем в нашей модели выглядят точно так же, как Аррокот», — сказал Барнс.
Он сказал, что исследователи и раньше моделировали гравитационный коллапс, но, в отличие от нового подхода, они не принимали во внимание физику того, как частицы опираются друг на друга при контакте. В результате эти симуляции показали, что любое столкновение между маленькими планетами приведет только к образованию одного большого сферического объекта.
Барнс сказал, что новые симуляции важны еще и потому, что они подтверждают давнюю точку зрения, согласно которой планеты в целом сформировались в результате гравитационного коллапса.
Алан Стерн, планетолог из Юго-Западного исследовательского института и главный исследователь миссии НАСА «Новые горизонты» в поясе Койпера, приветствовал это исследование.
«Это согласуется с предыдущей работой и поддержкой[s] «Гипотеза о том, что объект пояса Койпера Аррокот, который «Новые горизонты» обнаружил во время близкого пролета, является результатом благоприятных процессов формирования», — сказал он.
Алан ФитцСаймонс, почетный профессор астрономии Королевского университета в Белфасте, сказал, что моделирование предполагает, что только 4% объектов сформировались как «внешние» контактные двойные системы.
«Телескопические исследования показывают гораздо более высокие фракции», – сказал он. «Возможно, природа предпочитает другие способы их создания, или даже более сложные симуляции в будущем могут сократить разрыв между тем, что мы рассчитали, и тем, что мы видим».
