Обитатели пояса Койпера
Какие ещё небесные тела, оставшиеся не у дел после формирования солнечной системы, кроме карликовой планеты Эриды, описанной в первой части статьи*, оказались в далёком поясе Койпера? Некоторые из них достаточно хорошо изучены и преподнесли исследователям немало сюрпризов.
* Окончание. Начало см. «Наука и жизнь» № 1, 2024 г., стр. 81.
Эллипсоидная Хаумеа
Это, пожалуй, самый странный объект в поясе Койпера из всех, что астрономам довелось увидеть. Карликовая планета настолько мала, что её сил гравитации не хватило, чтобы сформировать сферу. Быстрое вращение придало ей продолговатую (эллипсоидную) форму, чем-то напоминающую камень морской гальки. Однако, несмотря на свои скромные размеры (длина — 2322 км, ширина — 1700 км и высота — 1138 км), Хаумеа имеет два спутника и даже кольцо.
Что из себя представляет эта карликовая планета? Как такую малютку смогли обнаружить учёные, и кому это удалось, ведь найти крошечные объекты на таком далёком расстоянии — задача не из лёгких.
Интригующее открытие
Обнаружили карликовый объект совсем недавно, причём в истории его открытия были свои интриги, поскольку на звание первооткрывателей претендовали две команды астрономов. Первая — группа Майкла Брауна из Калифорнийского технологического института, имеющая в копилке открытых ими тел других обитателей пояса Койпера: Эриду, Седну, Макемаке. Вторая — группа под руководством Хосе Луиса Ортиса из Института астрофизики Андалусии при обсерватории Сьерра-Невада в Испании.
Браун и его коллеги обнаружили Хаумеа на снимках ещё в декабре 2004 года. На тот момент они пытались найти за пределами орбиты Нептуна таинственную крупную Планету Х, а поскольку обнаруженный объект оказался слишком маленьким и не подходил под характеристики искомой планеты, команда не придала этому открытию особого значения и не стала объявлять о нём во всеуслышание. Только в июле 2005 года исследователи всё-таки решили сообщить о своей находке. Испанская же команда отправила письмо одной неделей позже, но её участники утверждали, что нашли крошечную планету на снимках ещё в 2003 году. Тут не было ничего странного — в истории астрономии известны случаи, когда один и тот же объект открывали разные учёные примерно в одинаковое время. Вспомним, например, споры вокруг открытия Нептуна (см. статью «В глубинах сапфировых облаков: путешествие на Нептун», «Наука и жизнь» № 10, 2023 г., стр. 81). Но в случае с Хаумеа всё было сложнее.
Майкл Браун первоначально признал заслуги испанцев в открытии карликовой планеты, но потом заподозрил их в мошенничестве. Ему стало известно, что испанская обсерватория получила доступ к журналам наблюдений его команды за день до объявления об открытии. Эти журналы содержали достаточно информации, чтобы позволить команде Ортиса обнаружить Хаумеа на своих снимках 2003 года. Ортис позже признал, что получил доступ к журналам наблюдений Калифорнийского технологического института, но отрицал какие-либо нарушения, заявив, что он просто проверял, обнаружили ли они новый объект. Несмотря на все обвинения, испанец продолжал настаивать: они сверяли информацию, чтобы подтвердить своё открытие, однако в анонсах об этом не упоминали изначально. Таким образом, ничего противозаконного так и не было найдено.
Дело пахло международным скандалом, поэтому открытая карликовая планета долгое время оставалась безымянной, ведь право давать имена может только первооткрыватель. Лишь три года спустя объект был назван Хаумеа — в честь гавайской богини деторождения и плодородия, и имя это предложила команда Майкла Брауна, однако местом открытия объекта до сих пор считается Испания.
Причуды далёкой странницы
Орбита Хаумеа похожа на орбиты других объектов пояса Койпера — она имеет сильно вытянутую эллиптическую форму. Её перигелий находится в 35 а. е. от Солнца, и в этой точке планета окажется лишь в 2133 году. Афелий же располагается в 50 а. е. от Солнца, и последний раз Хаумеа находилась в данном положении в 1992 году. (Среднее значение в более привычных единицах измерения — 7,5 млрд км.) Как и у большинства подобных мелких тел, орбита планеты сильно наклонена к плоскости эклиптики — на 28 градусов. Один год здесь длится 284 земных года. Любопытно, что Хаумеа не похожа на других обитателей пояса Койпера по своему составу, поскольку «слеплена» в основном из горных пород, а не из замороженных льдов — они покрывают её поверхность лишь тонким слоем, вследствие чего плотность планеты значительно выше, чем у соседей.
Две крошечные луны Хаумеа названы в честь дочерей этой самой гавайской богини — Хииака и Намака. В поперечнике Хииака составляет приблизительно 300—400 км, а Намака — около 160 км. Удивительно, что крошечная Хаумеа смогла обзавестись не только спутниками, пусть и совсем маленькими, но и кольцом шириной около 70 км. Кольцо лежит в экваториальной плоскости, в этой же плоскости вращается и спутник Хииака. Судя по спектральному анализу, спутники и кольцо — это осколки самой карликовой планеты.
У Хаумеа есть ещё и родственники — группа небольших тел, проживающих в поясе Койпера, имеющих схожую с ней орбиту и химический состав. Вся эта свита — тоже осколки карликовой планеты, образовавшиеся после столкновения с массивным телом. На сценарий космического «ДТП» указывает и очень быстрая скорость вращения: всего за 4 часа Хаумеа делает полный оборот вокруг своей оси. Этакое бешено вращающееся космическое яйцо! Возможно, в далёком прошлом карликовая планета выглядела менее экстравагантно, чем сейчас: это был тёмно-серый, блёклый, ничем не примечательный сферический объект с сильно запылённой ледяной поверхностью, без спутников и уж тем более без кольца. Но благодаря «аварии» Хаумеа стала одним из самых необычных тел в поясе Койпера. Из-за экстремального вращения, самого быстрого среди всех известных тел, диаметр которых выше 100 км, планета стала сильно вытянутой, сплюснутой. Если бы она вращалась ещё немного быстрее, то её от такого головокружительного вихря разорвало бы на мелкие осколки.
Пыли на поверхности Хаумеа сейчас не так много, она прекрасно отражает солнечный свет, поскольку покрыта чистым кристаллическим водяным льдом. Выглядит он как зернистый песок. Сама поверхность в целом однородная и гладкая, что дало возможность изучить историю планеты: столкновение, породившее семейство Хаумеа, позволившее ей обзавестись кольцом и двумя спутниками, произошло не позднее 100 млн лет назад. Однако планета может лишиться своих спутников, так как обе крошечные луны постепенно отдаляются от неё. Та же участь, вероятно, постигнет и её кольцо, поэтому все нынешние особенности Хаумеа, существенно отличающие её от остальных обитателей пояса Койпера, — лишь временное явление.
Помимо чистого кристаллического водяного льда источниками высокого альбедо (доли солнечного света, отражённой поверхностью) могут быть цианистый водород или филлосиликатные глины. Также возможно присутствие неорганических солей цианида, таких как цианистый калий меди.
Астрономы обратили внимание на красное пятно — тёмную область, состоящую из органических соединений — толинов. Подобные образования не редко встречаются в объектах пояса Койпера, что не может не удивлять, ведь именно толины — органические вещества, считающиеся предвестниками жизни. А на поверхности здесь также холодно, как и на других подобных объектах: температура около –223°С. Атмосферы у Хаумеа нет.
Полёт до карликовой планеты займёт около двух десятилетий только в один конец, и потребуются миллионы лет, чтобы проследить, как будет развиваться жизнь из простейших форм в более сложные.