Разгадка космического снеговика: ученые определили особенное формирование Аррокота

Россия - Информационное агентство Эхбари

Разгадка космического снеговика: ученые определили особенное формирование Аррокота

1 января 2019 года миссия НАСА «Новые горизонты» вошла в историю, став первым космическим аппаратом, совершившим близкий пролет мимо Аррокота — объекта пояса Койпера (ОПК), расположенного за орбитой Плутона. Но большим достижением был не просто пролет, а сделанные им снимки, которые показали объект с характерным профилем в форме снеговика, что удивило и озадачило астрономов по всему миру. С тех пор ученые активно обсуждают, как такие своеобразные объекты могли образоваться в холодных, далеких пределах нашей Солнечной системы. Теперь исследователи из Мичиганского государственного университета (МГУ) полагают, что они нашли ответ, и он удивительно прост: гравитационный коллапс.

Аррокот находится в поясе Койпера, обширной ледяной области за орбитой Нептуна, населенной миллионами ледяных тел, часто называемых «ледяными астероидами». Эти объекты являются нетронутыми остатками ранних дней Солнечной системы, сохраняя условия и составы, существовавшие почти 4,5 миллиарда лет назад. Планетезимали, строительные блоки планет, аналогичным образом сформировались из вращающегося диска газа и пыли, который окружал наше молодое Солнце после его собственного гравитационного коллапса. Что делало Аррокот таким озадачивающим, так это то, что примерно 1 из 10 таких ОПК на самом деле являются «контактными двойными системами» — двумя отдельными объектами, которые слились вместе удивительно мягким образом, что привело к уникальным формам, таким как снеговик.

Предыдущие компьютерные модели долгое время с трудом объясняли это формирование. Эти модели, часто основанные на гидродинамике, фактически исключали возможность образования объектами таких уникальных и стабильных форм. Более того, другие теории, которые предполагали уникальные события или редкие явления, не могли объяснить наблюдаемую распространенность этих контактных двойных систем. Задача состояла в том, чтобы найти механизм, который мог бы объяснить не только специфическую форму Аррокота, но и то, что он является частью более распространенного класса космических объектов.

Здесь вступает в дело команда Мичиганского государственного университета, возглавляемая аспирантом Джексоном Барнсом и под руководством профессора Сета Джейкобсона, старшего автора статьи. Команда разработала новаторские симуляции с использованием высокопроизводительного вычислительного кластера МГУ в Институте кибер-ориентированных исследований (ICER). В отличие от своих предшественников, эти симуляции были первыми, основанными на принципах гравитационного коллапса. Результаты были поразительными: симуляции не только успешно воспроизвели характерный профиль Аррокота в форме снеговика, но и создали более реалистичный сценарий, в котором эти объекты формируются регулярно. Как объяснил профессор Джейкобсон в пресс-релизе МГУ: «Если мы считаем, что 10 процентов планетезимальных объектов являются контактными двойными системами, то процесс, который их формирует, не может быть редким. Гравитационный коллапс хорошо согласуется с тем, что мы наблюдали».

Симуляции иллюстрируют увлекательный процесс: в ранней Солнечной системе, когда планетезимали формировались из диска вращающегося вещества, эти объекты иногда разрывались вращательной силой диска, образуя два отдельных объекта, которые затем вращались друг вокруг друга. Со временем орбиты этих объектов постепенно спиралевидно сближались, пока они не соприкасались и не сливались, что крайне важно, сохраняя свои первоначальные круглые формы. Этот мягкий процесс слияния является ключом к сохранению характерного снеговикоподобного вида, поскольку он не включает насильственных столкновений, которые деформировали бы структуру.

Кроме того, их результаты показали, что эти контактные двойные системы остаются нетронутыми, эффективно избегая столкновений с другими объектами, что идеально согласуется с реальными данными; большинство двойных систем не показывают никаких признаков кратеров. Это открытие подтверждает то, что ученые подозревали некоторое время, но не могли проверить эмпирически. Модель, созданная Барнсом и его коллегами, является первой, успешно воспроизводящей контактные двойные системы путем точного учета необходимой физики. Команда не останавливается на достигнутом; в настоящее время они работают над новой симуляцией для лучшего моделирования процесса гравитационного коллапса, которая, как они надеются, предскажет другие экзотические объекты, обнаруженные во внешней Солнечной системе. Это новаторское исследование «Прямое формирование контактных двойных планетезималей из гравитационного коллапса» было опубликовано в *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society* (MNRAS), открывая новую главу в нашем понимании происхождения нашей Солнечной системы.

Информационное агентство Эхбари