«Плавающий снежок» в поясе Койпера

Планетологи обнаружили самое крупное из известных в настоящее время малых тел Солнечной системы, которое может… плавать в ванной (правда, эта ванна должна быть размером с пол-Европы). Объект, состоящий, по-видимому, из грязного рыхлого снега, получил обозначение 2002 UX25. Он движется по почти круговой орбите далеко за пределами орбиты Нептуна — самой далекой от Солнца планеты. Эта область пространства относится к поясу Койпера — «резервуару» карликовых планет, комет и небольших ледяных тел, простирающемуся до гелиоцентрических расстояний порядка 45-50 а.е. (6,7-7,5 млрд км).

В поясе Койпера насчитывается как минимум 70 тыс. объектов с поперечником более 100 км, обращающихся вокруг Солнца на расстоянии 30-50 а.е. (в 30-50 раз больше среднего радиуса земной орбиты).

Низкая плотность и сравнительно скромные размеры объекта (его поперечник оценивается в 650 км) не совсем укладываются в современные модели формирования крупных твердых тел в поясе Койпера и во всей Солнечной системе. О результатах измерений параметров 2002 UX25 сообщил первооткрыватель нескольких удаленных от Солнца карликовых планет Майкл Браун из Калифорнийского технологического института в Пасадене (Michael Brown, California Institute of Technology, Pasadena) в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Поскольку койперовские объекты, как принято считать, практически не претерпели изменений со времени своего возникновения, ученые предлагают рассматривать эту область пространства в качестве идеального полигона для выяснения особенностей начальных стадий образования планет. По мнению планетолога Эндрю Юдина из Университета Боулдера в Колорадо (Andrew Youdin, University of Boulder, Colorado), частицы пыли в вихревом диске, окружавшем протосолнце, постоянно сталкивались и объединялись, слипаясь в более крупные тела. Этот процесс, в конечном счете, привел к образованию карликовых планет в поясе Койпера (ближайшей из них является Плутон), а в близких к Солнцу областях с более высокой концентрацией вещества — газовых гигантов и планет земной группы.

Если крупные койпероиды действительно сформировались таким образом, их средние плотности должны быть связаны с их размерами. Однако пока получается, что тела с поперечниками до 350 км чаще всего менее плотные, чем вода (1 г/см³), в то время как плотность объектов с диаметрами, превосходящими 800 км, по-видимому, выше.

Одно из возможных объяснений заключается в том, что мелкие объекты характеризуются пористой структурой, тогда как сильная собственная гравитация более крупных способствует плотной «упаковке» льда и камня. Таким образом, «средние» тела — с диаметрами около 600 км — должны иметь плотность, промежуточную между малыми и большими. Но у 2002 UX25 она оказалась неожиданно низкой: измерения, выполненные несколькими космическими и наземными телескопами, позволяют утверждать, что она равна всего 0,82 г/см³. Следовательно, этот койпероид состоит в основном изо льда — но тогда непонятно, каким образом более крупные объекты с повышенным содержанием скалистых пород формировались на таких больших гелиоцентрических расстояниях.

Объяснением может стать альтернативная теория, предложенная Юдином и его коллегами. Согласно ей, в поясе Койпера вначале возникают достаточно крупные первичные объекты. Они сравнительно быстро «собираются» из кусков породы и льда размером до нескольких сантиметров под действием турбуленции в околосолнечном протопланетном газово-пылевом диске. Вскоре после этого такие каменно-ледяные тела, пройдя частичную дифференциацию (скальные породы опускаются к центру, лед и замерзшие газы концентрируются у поверхности), начинают сталкиваться, раскалываясь на более мелкие фрагменты. Те из них, которые состоят главным образом изо льда, имеют меньшие размеры и плотность, а скалистые «ядра» мы сейчас наблюдаем как более крупные и плотные карликовые планеты.

Чтобы подтвердить это предположение, ученые должны измерить плотность большого числа объектов, аналогичных 2002 UX25. Но если он окажется своеобразным исключением среди всех прочих «обитателей» пояса Койпера, тайна его низкой плотности будет разгадана очень нескоро.