Аррокот відкриває свої таємниці

За орбітою Нептуну, восьмої й найдальшої від Сонця планети, розташований Пояс Койпера — обширна область простору, населена реліктовими льодяними тілами, що лишилися після завершення процесу формування планет із протопланетного диска 4,5 млрд років тому. Відтоді речовина невеликих «мешканців» цього пояса не піддавалася впливу високих температур і тисків, практично зберігши свій первозданний вигляд.

Саме з цієї причини койпероїди дуже цікавлять науковців. Виняткова можливість пролетіти на близькій відстані біля одного з них з’явилася в ході виконання місії New Horizons. Зустріч із 35-кілометровою крижаною брилою чудернацької форми, що отримала назву «Аррокот», відбулася на відстані 43,2 астрономічних одиниць (6,5 млрд км) від Сонця.

Візит New Horizons до Аррокоту в уяві художника. Джерело: NASA/JHUAPL/SwRI/Steve Gribben

З моменту історичного прольоту зонда New Horizons в 3,5 тис. км від об’єкту Поясу Койпера (486958) 2014 MU69 минуло вже понад два роки. За цей час об’єкт навіть поміняв своє ім’я. Спочатку він був відомий під неофіційною назвою «Ультима Туле» (цей латинський вираз у Стародавньому Римі мав значення «Остання межа»), а пізніше МАС затвердив назву «Аррокот», що в перекладі з мови індіанців племені поухатанів означає «небо». Великий обсяг зібраної під час цього візиту інформації дозволив довідатися багато цікавого про історію утворення та структуру загадкового койпероіда, якому, схоже, ще довго доведеться носити титул найбільш віддаленого від Сонця небесного тіла, дослідженого космічним апаратом.

Перші результати вивчення 2014 MU69 були представлені 18 березня 2019 року на 50-й Місячно-планетній науковій конференції в місті Вудлендс (штат Техас). Планетологи поділилися даними про топографію койпероїда та склад його поверхневих порід, які містять підказки щодо внутрішньої структури об’єкта і допоможуть уточнити сценарії його формування. За словами керівника місії New Horizons співробітника Південно-західного дослідницького інституту Алана Стерна (Alan Stern), всі спостереження, заплановані на час перебування космічного апарату в околицях Аррокота, пройшли успішно та принесли багато значущих наукових результатів.

Найбільш детальне зображення койпероїда Аррокот (його роздільна здатність сягає 35 м на піксель), отримане зондом New Horizons за кілька хвилин до максимального зближення — 1 січня 2019 року о 5 годині 26 хвилин за всесвітнім часом. Відстань до об’єкта зйомки в той момент складала 6630 км. Деякі деталі поверхні Аррокота нагадують імпактні структури невеликих супутників планет Сонячної системи (наприклад, марсіанського супутника Фобоса) та провали у вулканічних трубках на Землі. Пагорби та світлі ділянки являють собою характерні деталі рельєфа. Ймовірно, їхнє походження якось пов’язане з наслідками «збирання» койпероїда з невеликих фрагментів. Джерело: NASA/Johns Hopkins Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute, National Optical Astronomy Observatory

Під час цього прольоту багато що сталося «вперше» — зокрема, перед цим ніколи не проводилося дослідження з близької відстані об’єкта, відкритого вже після того, як автоматичний розвідник, що підлетів до нього, стартував із Землі. 2014 MU69 виявили 26 червня 2014 року за допомогою орбітальної обсерваторії Hubble в ході спеціальної пошукової кампанії, яку організували, коли стало ясно, що наземні телескопи не можуть знайти ніяких подальших цілей для місії New Horizons. «Націлювання» апарату на нововідкрите небесне тіло не вимагало надмірної витрати палива бортових двигунів, а час польоту до нього вкладався в межі ресурсу радіоізотопних термоелектрогенераторов, що забезпечують енергією наукове обладнання зонда.

Ще на підльоті, з відстані понад сотню тисяч кілометрів, фахівці місії змогли визначити період обертання койпероїда навколо власної осі, що становить трохи менше 16 годин (причому вісь обертання, як виявилося, лежить практично у площині орбіти 2014 MU69). Уже здалеку було помітно, що об’єкт має витягнуту форму і максимальний розмір близько 35 км, при цьому у нього відсутні дрібніші супутники або ж достатньо щільні кільця. З ближчої відстані з’ясувалося, що Аррокот складається з двох нерівних частин, які на перший погляд мали майже сферичну форму, тому койпероїд стали зображати у вигляді сніговика. Насправді астрономи вже стикалися з подібними тілами, найбільш відомим із яких є ядро ​​комети Чурюмова-Герасименко (67P/Churyumov-Gerasimenko). Для них навіть вигадали спеціальний термін — контактні подвійні системи.

Аналіз чорно-білих фотографій, зроблених камерою LORRI зонда New Horizons, дозволив з’ясувати, що дві частини об’єкта спочатку сформувалися окремо. Більша з них (її назвали «Ультима»), у свою чергу, складається з безлічі порівняно невеликих крижаних фрагментів, причому обриси багатьох із них можна відстежити завдяки нерівностям рельєфу. Планетолог Джефф Мур (Jeff Moore) з Еймсівського дослідницького центру в Каліфорнії порівняв її з монстром Франкенштейна.

Менша частина («Туле») щільніша та компактніша, на ній розташована наймасштабніша деталь рельефу койпероїда — 7-кілометрова западина «Меріленд». Цю структуру назвали на честь штату, де в Лабораторії прикладної фізики Університету Джона Хопкінса працює група супроводу місії New Horizons.

Візуалізація утворення койпероїда «Ультима Туле» з двох первинних
льодяних об’єктів. Цифрова модель демонструє його найбільш імовірну кінцеву форму та положення осі обертання. Джерело: NASA/JHUAPL/SwRI/James Tuttle Keane

На борту космічного апарату знаходиться також мультиспектральна камера видимого діапазону MVIC, що дозволяє робити кольорові знімки небесних тіл (щоправда, з більш низькою роздільною здатністю). Однак отримані нею результати не прояснили питання про структуру Аррокота, а навпаки, трохи заплутали дослідників. Виявилося, що це небесне тіло вкрите майже однорідним червонувато-коричневим нальотом, колір якого має слабкий зв’язок із тим, що знаходиться під ним. «Безумовно, спостерігається певна кореляція… але що там виразно відсутнє — це будь-який логічний зв’язок із нерівностями поверхні, що можуть відображати попередні стадії акреції», — повідомив під час свого виступу співробітник Лоуелівської обсерваторії Вілл Гранді (Will Grundy). Тому при вивченні койпероїда фахівцям довелося зробити наголос на його морфології.

Характер поверхні — зокрема, незначна кількість навіть невеликих ударних кратерів — підтвердив припущення про те, що 2014 MU69 практично «не постраждав» з моменту завершення його формування (тобто за чотири з чимось мільярди років). На даний момент він є найбільш примітивним небесним тілом, до якого наблизився автоматичний посланець Землі.

Після найбільшого зближення, коли міжпланетний розвідник частково «зазирнув» на неосвітлений бік 2014 MU69, астрономи змогли зробити висновок, що обидві частини цього тіла є радше не сферами, а сильно сплюснутими еліпсоїдами. Причому «Ультима» виявилася сплюснутою досить сильно — її розміри складають 22×20×7 км. Форма «Туле» нагадує плід інжиру діаметром 14 км і товщиною 8-10 км. У принципі, утворення таких «пельменів» у протопланетних дисках не є чимось несподіваним: на початкових етапах акреція речовини відбувається переважно в екваторіальній площині протопланети, й лише пізніше, після досягнення певної маси, гравітація починає поступово «округляти» її форму, наближаючи до сферичної.

Карта Аррокота, створена групою супроводу зонда New Horizons, демонструє, що цей об’єкт, імовірно, складається з безлічі різних льодяних уламків, які утримуються разом силами гравітації. Джерело: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/ESA

Нові результати також дозволяють говорити про те, як відбувалося злиття двох частин Аррокота. Жодна з них не несе явних слідів потужного зіткнення. Отже, як припускають учені, два вихідних компонента, що сформувалися окремо, спочатку наблизилися один до одного, взаємно загальмувалися в оточуючій хмарі льодяних частинок, певний час оберталися навколо спільного центру мас по орбітах дедалі меншого радиусу, а потім дуже повільно доторкнулися на відносній швидкості не вище 3 м/с (у 2-3 раза більше швидкості людського кроку). За словами одного з учасників команди New Horizons Вільяма Маккінона (William McKinnon) з Університету Вашингтона в Сент-Луїсі, кожен може зробити експеримент, щоб спробувати уявити собі, що тоді відбувалося — для цього достатньо, набравши «стандартну» швидкість пішохода, врізатися у стінку.

Поделиться