Астрономія
Астрономія

Міжзоряний об’єкт Оумуамуа визнали частиною «екзоплутона»

Дослідники перевірили, які з типів льодів могли надати міжзоряному об’єкту Оумуамуа його прискорення за рахунок свого випаровування. Виявилося, що він складається із замерзлого азоту. У двох статтях (1, 2) в журналі AGU Journal of Geophysical Research: Planets дослідники надають характеристики об'єкта, а також можливий механізм викидання із своєї системи, та роблять висновок, що він був частиною поверхні «екзоплутона».

William Hartmann

William Hartmann

Що було відомо про цей об’єкт?

Об’єкт 1I / Оумуамуа був виявлений телескопом Pan-STARRS у жовтні 2017 року, коли він знаходився на відстані 0,22 астрономічних одиниць від Землі. Незабаром було встановлено, що його орбіта є гіперболічною по відношенню до Сонця, а ексцентриситет становить e = 1,2. Такі характеристики вказали на те, що Оумуамуа — перший виявлений у нашій системі міжзоряний об’єкт. У серпні 2019 року було виявлено другий об'єкт на гіперболічній орбіті — міжзоряну комету 2I / Борисова. Ці два астрономічних тіла подорожували через Сонячну систему протягом століть і повинні бути частиною мільйонної популяції міжзоряних об'єктів. Такі об’єкти надають можливість досліджувати склад та фізичні характеристики аналогів комет і астероїдів у позасонячних системах. Крім того, вони дозволяють перевірити, чи мали місце в інших планетарних системах ті самі процеси, що відбувалися в нашій Сонячній системі.

Якщо 2I / Борисова одразу змогли визначити як комету, то Оумуамуа представляє собою більш загадковий об’єкт. Швидкість його руху по відношенню до середньої швидкості зірок поблизу Сонця становила лише 9 кілометрів на секунду. Це несподіване значення, якщо Оумуамуа походить із стандартної зоряної системи. Крива світла цього тіла вказувала на те, що це сильно витягнутий або сплюснутий еліпсоїд із співвідношенням осей у діапазоні від 5:1 до 10:1. Його відбивна здатність поверхні несподівано висока. Нарешті, судячи з траєкторії, Оумуамуа отримує прискорення внаслідок негравітаційної сили. Так може відбуватися через газоутворення, подібно до того, як це стається на кометах через сублімацію льодів на сторонах, повернутих до Сонця.

Що досліджували вчені?

Дослідники вирішили розглянути гіпотезу, згідно з якою Оумуамуа складається з чистого азотного льоду. Вони вирахували комбінації альбедо та розмірів, які відповідали б такому тілу, та обчислили його розмір і масу перед входом у Сонячну систему. Потім вони порівняли ці дані з розмірами та формою Оумуамуа. Також вчені перевірили, наскільки достовірною є ця гіпотеза у порівнянні з іншими, наприклад, з теорією, що цей об’єкт є більш типовою кометою або тілом, багатим на водневий лід. Нарешті, астрономи змоделювали механізм, завдяки якому Оумуамуа опинилася за межами своєї системи.

Що показали результати?

Астрономи перевірили, яке негравітаційне прискорення зазнають тіла з різних льодів, і продемонстрували, що об’єкт, який складається з азотного льоду, задовольнятиме наявні показники прискорення, розміру та альбедо Оумуамуа, а також пояснює відсутність у нього викидів вуглекислого газу, оксиду карбону або пилу. Виявилося, що Оумуамуа був невеликим тілом із розмірами 45 на 44 на 7,5 метрів на момент спостереження. Його альбедо схоже на альбедо таких тіл, як Плутон і Тритон. За підрахунками, Оумуамуа був викинутий близько 0,4-0,5 мільярдів років тому з молодої зоряної системи, можливо, в рукаві Персея.

Схема трансформацій Оумуамуа. S. Selkirk/ASU

Схема трансформацій Оумуамуа. S. Selkirk/ASU

Крім того, астрономи змоделювали, що удари на поверхні плутоноподібних об'єктів пояса Койпера могли б генерувати і викидати мільярди фрагментів. Приблизно половина з них були б уламками, що складаються з водяного льоду, а інша половина складалася б з азотного льоду. Такі зіткнення могли б відбуватися через динамічну нестабільність у ранній Сонячній системі, що виснажувала б пояс Койпера. Таким чином, Оумуамуа може походити з «екзоплутона», тобто диференційованого об’єкта позасонячного поясу Койпера. Такі об’єкти та динамічні нестабільності, що викидають фрагменти, утворені ударами, можуть бути майже універсальними серед позасонячних систем. Галактичні космічні промені можуть руйнувати такі уламки протягом 4,5 мільярдів років, так що вони становитимуть невелику частку (близько 0,1%) довгоперіодичних комет з хмари Оорта.

Нещодавно астрономи спрогнозували появу в Сонячній системі семи міжзоряних об’єктів щорічно.