Астрономы десятилетиями пытались понять, почему так много ледяных тел на окраинах Солнечной системы напоминают снеговиков – два соединенных округлых объекта. Недавнее исследование ученых из Университета штата Мичиган предлагает удивительно простое объяснение этому космическому феномену.
За орбитой Нептуна простирается пояс Койпера – далекая и холодная область, населенная замерзшими остатками времен зарождения Солнечной системы. Эти первозданные объекты, известные как планетезимали, являются строительными блоками, из которых не смогли сформироваться планеты. Около 10% из них классифицируются как контактно-двойные системы: они состоят из двух соприкасающихся частей, что и придает им характерную форму. До недавнего времени происхождение таких структур оставалось загадкой.
Прорыв стал возможен благодаря новой компьютерной симуляции, разработанной аспирантом Джексоном Барнсом. Впервые удалось смоделировать процесс гравитационного коллапса, который естественным образом приводит к образованию этих двойных структур. Предыдущие модели упрощали процесс, рассматривая сталкивающиеся тела как жидкие массы, сливающиеся в единую сферу. Новая же модель, реализованная на суперкомпьютерном кластере, учитывает прочность объектов, позволяя им «оседать» друг на друга, а не сливаться полностью.
«Если мы считаем, что 10% планетезималей являются контактно-двойными, процесс их формирования не может быть редким явлением, – отмечает профессор Сет Джейкобсон, старший автор статьи. – Гравитационный коллапс прекрасно согласуется с нашими наблюдениями». Прежние гипотезы опирались на редкие космические события или уникальные условия, что не объясняло распространенность таких «снеговиков».
Интерес к контактно-двойным системам резко возрос в 2019 году, когда космический аппарат НАСА «Новые горизонты» передал на Землю детальные снимки одного из таких объектов – Аррокота. Это побудило ученых внимательнее изучить и другие тела в поясе Койпера. В этой разреженной области космоса столкновения происходят крайне редко, что позволяет хрупким на вид структурам сохраняться миллиарды лет.
Согласно модели Барнса, планетезимали формируются из вращающегося облака пыли и мелких частиц, которые стягиваются гравитацией. В процессе сжатия такое облако иногда разделяется на два отдельных тела, начинающих вращаться друг вокруг друга. Со временем их орбиты сближаются, и они не сталкиваются с огромной силой, а мягко соприкасаются и слипаются, сохраняя свои первоначальные округлые формы. Эта работа не только подтверждает давнюю гипотезу, но и открывает возможности для изучения более сложных систем, состоящих из трех и более объектов.
