DigitalArtSpace

Ученые-астрономы сделали важный шаг в понимании того, как возник необычный объект, напоминающий «снеговика», на границе Солнечной системы – Аррокот (Arrokoth). Новое исследование указывает на то, что этот объект, существующий более четырех миллиардов лет и сохраняющий форму двух соединенных вместе тел, вероятно, образовался в результате плавного сближения «космического мусора» на самых ранних стадиях развития планетной системы.

Объект Аррокот получил широкую известность благодаря пролёту мимо него космического аппарата NASA New Horizons в 2019 году. Полученные изображения продемонстрировали, что он представляет собой систему из двух вытянутых фрагментов. Изучение полученных данных выявило, что обе части обладают практически идентичным химическим составом, схожим содержанием летучих льдов и сопоставимым возрастом кратеров. Это указывает на то, что они образовались одновременно, в одном и том же месте и при схожих условиях.

Происхождение этой истории долгое время вызывало разногласия. Одна группа исследователей полагала, что изначально эти две части существовали обособленно и в течение миллионов лет постепенно сближались под воздействием гравитационных сил. Другие же считали, что они сформировались практически одновременно в результате сжатия вращающегося облака твёрдых частиц. Для проверки выдвинутых гипотез учёные провели ряд детальных компьютерных моделирований.

В ходе работы было проведено 54 числовых эксперимента с применением метода SSDEM (метод дискретных элементов с мягкими сферами), предназначенного для моделирования столкновений частиц с учетом реальных физических явлений, таких как прилипание, трение и формирование фракций. Каждая симуляция охватывала облако, состоящее из 100 тысяч фрагментов диаметром приблизительно два километра, с общей массой, сравнимой с объектом диаметром около 100 километров. Считается, что подобные облака формировали внешние области молодой Солнечной системы.

По мере того, как облако сжималось под действием гравитации, его вращение усиливалось. Быстрое вращение приводило к тому, что облако нередко распадалось на отдельные части. В большинстве ситуаций формировались одиночные небесные тела или широкие двойные системы, но в около 3% случаев возникали контактные двойные системы, также известные как «близнецы».

В результате проведённых расчётов было выявлено 834 протопланетных тела, 29 из которых образовали двойные системы. Изначально эти объекты представляли собой пары, удерживаемые вместе гравитационным притяжением и вращающиеся вокруг общего центра масс. По мере прохождения других тел их орбитальная энергия уменьшалась, что приводило к постепенному сближению пар до момента соприкосновения.

Столкновения были незначительными. Практически все из них происходили при скоростях от 0,4 до 5,8 метров в секунду. Подобные показатели соответствуют оценкам прочности поверхности Аррокота, сделанным на основе данных, полученных аппаратом New Horizons. Более сильные удары вызвали бы разрушения, которых не зафиксировано на этом объекте.

Внешний вид созданных моделей соответствовал реальному: это были вытянутые, асимметричные «двойные» структуры, свойственные не только Аррокоту, но и ряду астероидов и комет. Скорость вращения в моделях варьировалась от 2,1 до 3 оборотов в течение суток — это быстрее, чем нынешняя скорость вращения Аррокота (около 1,51 оборота в сутки). Ученые считают, что в течение миллиардов лет объект мог замедлить свое вращение из-за незначительных столкновений с другими небольшими космическими телами.

Положение Аррокота имеет принципиальное значение, поскольку он расположен в так называемом «холодном классическом поясе Койпера» – отдалённой области, практически не подверженной влиянию гравитации планет-гигантов. Благодаря этому, объекты, находящиеся там, сохраняют свою первоначальную структуру, унаследованную со времён формирования Солнечной системы. Таким образом, Аррокот можно рассматривать как уникальную «капсулу времени», содержащую сведения о ранних этапах формирования планет.

Согласно заключению авторов, двойные звёздные системы могут возникать непосредственно в процессе гравитационного сжатия облаков, состоящих из твёрдых частиц. К тому же, в рамках рассмотренных моделей некоторые из таких систем включали собственные спутники, что приводило к формированию компактных многокомпонентных структур, напоминающих объекты, обнаруженные за орбитой Нептуна.

Учёные также отмечают, что контактные объекты образовались различными способами. Астероиды и кометы, расположенные недалеко от Солнца, скорее всего, появились в результате столкновений или разрушения при быстром вращении. Однако Аррокот находится в области, где изначальный механизм его формирования остался практически неизменным.

Его форма, вращение и химический состав служат прямым доказательством процессов, происходивших более четырёх миллиардов лет назад во время формирования планет. Два скопления космических обломков, возникшие в непосредственной близости, постепенно приблизились друг к другу и слились, сохранив один из наиболее очевидных свидетельств ранней истории Солнечной системы.

Похожие статьи

Новый алгоритм Дарвина-Гёделя учит искусственный интеллект самостоятельно программировать.

В США производят эффективные процессоры: тайванские чипы TSMC возвращаются на родину для завершения производства.

В продаже — новая Lada Granta с увеличенным дорожным просветом

Новые модели Kia могут появиться на российском рынке.

Недорогой аналог Toyota Camry с пробегом более 2000 км завоевал популярность

Рамный внедорожник BAW 212 T01 с мощным двигателем: «Китайский УАЗ» с комфортом.