Ученые обнаружили «невозможную» атмосферу в крошечном мире за пределами Нептуна

В дикой неизвестности, за орбитой Нептуна, астрономы нашли крошечный мир, который бросает вызов нашему пониманию неба.

Этот загадочный объект имеет размеры около 500 километров (310 миль) в поперечнике и слишком мал, чтобы его слабая гравитация могла долго сохранять атмосферу, но атмосфера у него есть. Конечно, он тонкий и разреженный, но такой маленький мир, как (612533) 2002 XV₉₃, вообще не должен иметь атмосферы.

Возможно, это звучит не так уж и много, но этот относительно крохотный кусок льда и камня в холодных темных уголках Солнечной системы может изменить то, что мы знаем об атмосферном удержании.

В процессе изучения ледяного мира астрономы продемонстрировали передовые методы обнаружения слабых явлений на столь далеких расстояниях.

2002 XV₉₃, как его кратко называют, представляет собой тип объекта, известного как плутино. Это небольшое тело, чья орбита аналогична орбитальному ритму Плутона и находится примерно в 40 раз дальше Земли от Солнца, что находится в резонансе с орбитой Нептуна.

Считается, что эти маленькие ледяные миры представляют собой летопись окаменелостей ранней Солнечной системы, записывая информацию о том, из чего оно было сделано и как в нем перемещались объекты. Резонанс с Нептуном, например, показывает, что Нептун двигался наружу, сметая все на своем пути.

Но пространство за пределами Нептуна – пояс Койпера – представляет собой странную нейтральную зону для астрономии. Он наполнен маленькими ледяными объектами, которые крайне сложно найти, не говоря уже о детальном изучении, потому что они слишком далеко от Солнца, чтобы отражать столько света, который мы можем обнаружить.

Часто ученым приходится полагаться на косвенные методы обнаружения. В случае XV₉₃ 2002 года метод наблюдения во многом зависел от случайности: в 2024 году астрономы под руководством Ко Аримацу из Национальной астрономической обсерватории Японии оказались в нужном месте, чтобы наблюдать, как оно проходит перед далекой звездой – событие, известное как звездное затмение.

Исследователи запечатлели затмение из трех разных мест Японии, записав в мельчайших деталях, как свет звезды был временно заглушен гораздо более близким Плутино.

Для голого камня то, как свет звезды менялся в ходе покрытия, довольно резко и прямолинейно: внезапное мерцание, когда 2002 XV₉₃ проскользнуло перед ней, и мигание обратно, когда затмение завершилось.

Однако это не то, что наблюдали астрономы. Все событие длилось всего от 15 до 20 секунд, в зависимости от места наблюдения, и примерно в течение 1,5 секунд до и после его завершения кривая блеска демонстрировала постепенное затемнение и прояснение соответственно.

Подобное постепенное затухание можно объяснить только в том случае, если звездный свет проходил через атмосферу, изгибаясь (преломляясь) при своем движении.

Основываясь на этом затемнении и просветлении, исследователи построили модели рефракции, чтобы понять, какой тип атмосферы мог иметь место. произвел сигнал. Взяв за основу атмосферу Плутона, они предположили определенную температурную структуру и состав, в основном состоящий из метана, азота или угарного газа.

Затем они смоделировали, насколько плотной будет эта атмосфера на разных высотах и как свет будет преломляться при прохождении через нее.

Их ближайшие результаты показали, что атмосфера имеет толщину всего от 100 до 200 нанобар – примерно в 5–10 миллионов раз тоньше, чем плотность атмосферы Земли на уровне моря.

Это дико по нескольким причинам. Во-первых, теперь у нас есть инструменты, достаточно чувствительные, чтобы обнаружить рефракцию в едва заметной атмосфере из дальних уголков Солнечной системы.

Во-вторых, модели команды предполагают, что такая атмосфера будет потеряна всего за несколько сотен до тысячи лет. Самый вероятный способ иметь атмосферу сейчас — это если эта атмосфера каким-то образом пополняется.

Учитывая, что в поясе Койпера есть много объектов, исследователи предлагают один из сценариев: комета врезалась в 2002 XV₉₃, высвободив газ, который сформировал временную атмосферу, которая вскоре рассеется.

Другая возможность заключается в том, что, как и в случае с Плутоном, 2002 г. XV93 имеет активные криовулканы, которые выделяют ледяной осадок и летучие вещества изнутри плутино, пополняя постоянно просачивающуюся атмосферу.

По теме: «Безумная идея» о Плутоне была только что подтверждена в первом научном исследовании

Что бы это ни было, объект представляет собой первую атмосферу, обнаруженную в небольшом транснептуновом объекте (TNO), кроме Плутона. Результаты показывают, что даже небольшие тела могут содержать атмосферу, и, что еще более интересно, если повезет, мы можем обнаружить их, даже если они практически не существуют.

«Это открытие предполагает, что традиционная идея о том, что глобальные плотные атмосферы формируются только вокруг более крупных планет, должна быть пересмотрена», — пишут исследователи в своей статье.

«Даже TNO длиной в несколько сотен километров может содержать, по крайней мере временно, атмосферу, бросающую вызов стандартному удержанию летучих веществ. Наши результаты показывают, что часть далеких ледяных малых планет может иметь атмосферу, потенциально поддерживаемую продолжающейся криовулканической активностью или образовавшуюся в результате недавнего удара небольшого ледяного объекта».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.