Художественная иллюстрация бинарных астероидов Патрокла (в центре) и Меноция. Изображение предоставлено: W.M. Кекская обсерватория. нажмите, чтобы увеличить
В тени Юпитера скрывается связанная пара ледяных комет, похожих на грязные снежки, кружащие за пределами орбиты Нептуна.
Астрономы из Калифорнийского университета в Беркли, работающие с коллегами во Франции и на телескопе Кек на Гавайях, рассчитали плотность известной двойной системы астероидов, которая разделяет орбиту Юпитера, и пришли к выводу, что Патрокл и его спутник, вероятно, состоят в основном из воды лед покрыт налетом грязи.
Поскольку считается, что грязные снежные комья образовались во внешних пределах солнечной системы, из-за чего они время от времени выбиваются и в конечном итоге зацикливаются ближе к солнцу в виде комет, ученые предполагают, что астероид, вероятно, образовался вдали от солнца. Скорее всего, он был захвачен в одной из троянских точек Юпитера - двух вихрях, где мусор накапливается на орбите Юпитера - в период, когда кометы интенсивно бомбардировали внутреннюю солнечную систему, примерно через 650 миллионов лет после образования солнечной системы.
Если это подтвердится, это может означать, что многие или большинство из тысяч троянских астероидов Юпитера являются грязными снежными комьями, которые возникли намного дальше от Солнца и в то же время являются объектами, которые сейчас занимают пояс Койпера.
«Мы подозреваем, что трояны являются небольшими объектами пояса Койпера», - сказал руководитель исследования Франк Маркис, астроном-исследователь из Калифорнийского университета в Беркли.
Маркис и его коллеги из Института народного творчества им. К.Ф.Бестера и Calculs d'fbfpfbbmmffrides (IMCCE) в Обсерватории Парижа и из WM Обсерватория Кека сообщает о своих выводах в выпуске журнала Nature от 2 февраля.
Заключение команды добавляет поддержку недавней гипотезе об эволюции орбит крупнейших планет нашей Солнечной системы, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, выдвинутой группой исследователей во главе с Алессандро Морбиделли, теоретическим астрономом из Национального совета Научная лаборатория Обсерватории Лазурного берега, Ницца, Франция.
Схема астероида 617 Патрокл и его спутника в Солнечной системе
В прошлогодней газете «Nature» Морбиделли и его коллеги предположили, что ледяные кометы были бы захвачены в троянских точках Юпитера во время ранней истории Солнечной системы. Согласно их сценарию, в течение первых нескольких сотен миллионов лет после рождения солнечной системы большие газовые планеты, вращающиеся вокруг Солнца, окружены облаком из миллиардов крупных астероидов, называемых планетезималами, возможно, в 100 километрах (62 милях) в диаметр или меньше. Взаимодействия с этими планетезималами заставили большие газовые планеты мигрировать наружу, пока около 3,9 миллиардов лет назад, когда Юпитер и Сатурн не вышли на резонансные орбиты и не начали отбрасывать планетезимали вокруг, как конфетти, некоторые из них навсегда покинули Солнечную систему.
Большая часть оставшихся планетезималей обосновалась на орбитах за пределами Нептуна - сегодняшний пояс Койпера и источник короткопериодических комет - но небольшое количество было захвачено в троянских вихрях планет-гигантов, в частности Юпитера.
«Это первый случай, когда кто-то непосредственно определяет плотность троянского астероида, и он поддерживает новый сценарий, предложенный Морбиделли», - сказал соавтор Дэниел Хестроффер, астроном в IMCEE. «Эти астероиды были бы захвачены в точках Трояна в то время, когда каменистые планеты еще формировались, и это возмущение планетезималей через 650 миллионов лет после рождения Солнечной системы могло привести к поздней бомбардировке Луны и Марса. «.
Хотя Маркис называет сценарий «хорошей историей», он признает, что для его поддержки необходимо проделать еще большую работу.
«Нам нужно обнаружить больше двоичных троянов и наблюдать за ними, чтобы увидеть, является ли низкая плотность характеристикой всех троянов», - сказал он.
Троянские астероиды - это те, которые попали в так называемые точки Лагранжа орбиты Юпитера, расположенные на том же расстоянии от Юпитера, что и Юпитер от Солнца - 5 астрономических единиц или 465 миллионов миль. Эти точки, одна ведущая, а другая позади Юпитера, являются местами, где гравитационное притяжение Солнца и Юпитера сбалансированы, позволяя мусору собираться, как пылевые кролики в углу комнаты. Сотни астероидов были обнаружены в начальной (L4) и задней (L5) точках, каждая из которых вращается вокруг этой точки, как в вихре.
У астероида 617 Патрокл, первоначально обнаруженного в L5 и названного в 1906 году, был обнаружен спутник в 2001 году, и до сих пор это единственный известный троянский бинарный файл. Исследователи не смогли оценить орбиту компонентов, потому что у них было слишком мало наблюдений.
Как опытные охотники за астероидами, Маркис и его коллеги в августе этого года обнаружили первую систему тройных астероидов, 87 Сильвия, гораздо ближе к Солнцу в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, и использовали мощный 8-метровый телескоп Европейского юга Европы. Очень Большой телескоп Обсерватории в Чили, чтобы изучить три объекта. Они смогли наметить орбиты астероидов, чтобы оценить плотность Сильвии, из которой они пришли к выводу, что это груда обломков свободно упакованной породы.
Французская и американская команда испробовали ту же технику с гораздо более отдаленным Patroclus, используя данные изображений от лазерной звездной системы Keck II в обсерватории W. Keck на Мауна-Кеа, что дает точное разрешение, невозможное для любого другого наземного телескопа. ,
«Раньше мы могли смотреть только на объекты рядом с яркой эталонной звездой, ограничивая использование адаптивной оптики небольшим процентом небес», - сказал Маркис. «Теперь мы можем использовать адаптивную оптику для просмотра практически любой точки неба».
Лазерная направляющая звездная система использует лазерный луч для возбуждения атомов натрия в небольшом месте в верхних слоях атмосферы. Эта искусственная «звезда» используется для измерения атмосферной турбулентности, которая затем удаляется подвижными зеркалами адаптивной оптической системы Keck.
С системой, обеспечивающей беспрецедентное разрешение 58 миллисекунд, команда Keck сделала пять наблюдений в инфракрасном диапазоне между ноябрем 2004 года и июлем 2005 года. Маркис и его коллеги определили, что плотность Патрокла и его спутника, которые примерно одинаковы по размеру и окружают их Центр масс каждые 4,3 дня на расстоянии 680 километров (423 миль) был очень низким: 0,8 грамма на кубический сантиметр, что примерно на одну треть меньше, чем у камня и достаточно света, чтобы плавать в воде. Предполагая, что каменистый состав похож на состав спутников Юпитера Каллисто и Ганимед, компоненты системы должны быть очень свободно упакованы - примерно наполовину пустое пространство - внутренняя характеристика, которая не ожидается для бинарной системы того же размера, исследователи пришли к выводу ,
Команда предлагает более разумный состав водяного льда с открытым пространством только 15 процентов, что делает эти объекты похожими на кометы и небольшие объекты пояса Койпера, которые, как было определено, имеют плотность меньше воды.
Маркис подозревает, что двойная система образовалась, когда один большой астероид был разорван гравитационным буксиром Юпитера.
«Система Patroclus демонстрирует характеристики, аналогичные двойным околоземным астероидам, которые, как полагают, образовались во время столкновения с земной планетой в результате приливного расщепления», - сказал он. «В случае троянского астероида, только когда работа наших сотрудников была опубликована недавно, мы можем предположить, что эта встреча была с Юпитером».
Поскольку в «Илиаде» Гомера Патрокл был спутником Ахилла и героем Троянской войны, Ахиллес был бы подходящим названием для одного из двух астероидов, примерно одинакового размера. Тем не менее, другой астероид уже имеет имя Ахилл, поэтому Маркис и его сотрудники предложили назвать самого маленького члена двоичной системы Menoetius, в честь отца Патрокла. Комитет по именам малых тел Международного астрономического союза предварительно принял это название. Астероид, обозначенный как Menoetius, имеет диаметр около 112 километров (70 миль), а ширина Патрокла составляет около 122 километров (76 миль).
Помимо Маркиса в команду входили профессор астрономии Имке де Патер и докторская степень Майкла Х. Вонга из Калифорнийского университета в Беркли; Даниэль Хестроффер, Паскаль Дескамп, Дж. Бф? Р? Бф? Ме Бертье и Фрэб? Бф? Д? Бф? Рич, Вахье из Института де мафизма? des ?? bf? ph ?? bf? m ?? bf? rides (IMCCE); и Антонин Бушез, Рэндалл Кэмпбелл, Джейсон Чин, Маркос ван Дам, Скотт Хартман, Эрик Йоханссон, Роберт Лафон, Дэвид Ле Миньян, Пол Стомски, Даг Саммерс и Питер Визинович из обсерватории У. Кека.
Проект был поддержан грантами Национального научного фонда через Научно-технический центр по адаптивной оптике и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства. Большая часть данных была получена в Обсерватории У. Кека, которая работает в качестве научного партнерства между Калифорнийским технологическим институтом, Калифорнийским университетом и НАСА, а дополнительные наблюдения были получены в Обсерватории Близнецов, управляемой Ассоциацией университетов для исследований. в Astronomy, Inc., в соответствии с соглашением о сотрудничестве с NSF от имени партнерства Gemini.
Первоисточник: Пресс-релиз Калифорнийского университета в Беркли
