Загадочный объект пояса Койпера может стать ключом к решению задачи трех тел
Астрономы обнаружили редкую стабильную систему из трех гравитационно связанных объектов в поясе Койпера, что может пролить свет на решение знаменитой задачи трех тел. Это открытие, сделанное с помощью космического телескопа Хаббл и обсерватории Кека на Гавайях, может подтвердить спорную теорию о формировании объектов пояса Койпера (ОПК) путем гравитационного коллапса первичного материала вокруг Солнца.
Что такое задача трех тел?
В физике задача трех тел описывает динамику систем, где три объекта (например, планеты или звезды) взаимодействуют друг с другом посредством гравитации. Эта проблема долгое время оставалась одной из самых сложных в астрономии, поскольку поведение таких систем часто хаотично и непредсказуемо.
«Вселенная полна трехтельных систем, включая ближайшую к Земле звездную систему Альфа Центавра. Теперь мы видим, что пояс Койпера, возможно, не является исключением», — говорит Майя Нельсен, выпускница Университета Бригама Янга и ведущий автор исследования.
Пояс Койпера: архив открытий
Пояс Койпера, расположенный за орбитой Нептуна, считается остатком ранней Солнечной системы. С момента открытия первых объектов в 1990-х годах каталог ОПК пополнился более чем 3 000 объектов. Ученые предполагают, что их может быть сотни тысяч, причем многие из них имеют диаметр более 16 километров.
Плутон, некогда считавшийся девятой планетой, теперь классифицируется как крупнейший известный объект пояса Койпера. Однако большинство ОПК значительно меньше и находятся на огромном расстоянии от Земли, что делает их изучение крайне сложным.
На сегодняшний день астрономам удалось получить детальные изображения лишь двух ОПК: Плутона и Аррокота, последний из которых представляет собой контактную двойную систему. Эти данные были получены благодаря миссии NASA New Horizons.
Система Альтира: уникальная тройная система
Объект 148780 Альтира, расположенный в 5,9 миллиарда километров от Солнца, привлек внимание ученых своей необычной структурой. Изначально изображения Хаббла показали два объекта, разделенных расстоянием около 7 500 километров. Однако дальнейший анализ выявил, что внутренний объект на самом деле состоит из двух тел, настолько близких друг к другу, что визуально различить их невозможно.
«С объектами такого размера и на таком расстоянии разделение между внутренними телами системы составляет лишь долю пикселя на камере Хаббл. Поэтому для обнаружения тройной системы пришлось использовать невизуальные методы», — объясняет Нельсен.
Используя данные Хаббла и обсерватории Кека за почти 17 лет, команда смогла отследить движение системы и проанализировать орбиту внешнего тела. Исследование выявило необычные изменения в движении, которые могут указывать либо на нестандартную форму объекта, либо на наличие двух тел, движущихся вместе.
Тайны Альтиры и задача трех тел
«Тройная система лучше всего объясняет данные Хаббла при моделировании различных сценариев», — говорит соавтор исследования Дарин Рагоззин, также из Университета Бригама Янга. Однако ученые не исключают и других вариантов, например, что внутренняя пара может быть двойной системой или объектом необычной формы, напоминающим эллипсоид или «блин».
Если существование тройной системы подтвердится, это будет важным открытием, так как оно укажет на то, что такие системы в поясе Койпера встречаются чаще, чем считалось ранее. Более того, это может поддержать теорию о том, что ОПК формировались как многокомпонентные системы на ранних этапах развития Солнечной системы, а не как результат столкновений или слияний, произошедших позже.
Будущие исследования Альтиры
Сейчас система Альтира вступила в период затмений, когда внешний объект проходит перед центральным. Этот период продлится около десяти лет, что дает ученым уникальную возможность изучить систему более детально.
В ближайшие годы данные Хаббла будут дополнены наблюдениями с помощью космического телескопа James Webb, который сможет предоставить более точную информацию о структуре и свойствах этой необычной системы. Цикл 3 наблюдений James Webb, как ожидается, значительно расширит наши знания о поясе Койпера и его загадочных обитателях.
Это открытие не только углубляет наше понимание формирования Солнечной системы, но и приближает нас к решению одной из самых сложных задач в астрономии — задачи трех тел.