Пролетая через самый край пояса Койпера, или пояса Койпера, — обширной внешней зоны Солнечной системы за орбитой Нептуна, населенной сотнями тысяч ледяных и каменистых астероидов, — космический аппарат New Horizons продолжает собирать данные, которые помогут нам лучше понять этот регион.
Здесь, почти в 60 раз дальше от Солнца, чем Земля, объекты пояса Койпера (ОПК) часто сталкиваются друг с другом, а частицы пыли, поднятые этими ударами, разлетаются в окружающее пространство. Однако, согласно моделям ученых, в пределах 2 миллиардов километров внутри пояса Койпера плотность ОПК и пыли должна уменьшиться вплоть до полного отсутствия.
Недавно прибор New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter (SDC) обнаружил гораздо более высокие уровни пыли, чем ожидалось, на том участке, который до сих пор считался внешним краем пояса Койпера. Согласно наблюдениям этой миссии, этот край может простираться на миллиарды километров дальше, чем предполагается в настоящее время. А может быть, существует и второй пояс в дополнение к уже известному.
Ошеломляющие данные, но не уникальные
Последние поразительные результаты были получены в течение трех лет, пока New Horizons находился на расстоянии 45-55 астрономических единиц (АЕ) от Солнца (1 «АЕ» — это расстояние между Землей и Солнцем, около 150 миллионов километров). И их специально искали ученые из команды миссии. Ведь с помощью земных обсерваторий, таких как японский телескоп Субару на Гавайях, они также обнаружили ряд ОПК далеко за пределами традиционного внешнего края пояса Койпера.
Считалось, что этот внешний край, где плотность объектов начинает уменьшаться, находится на расстоянии около 50 АЕ. Однако новые данные свидетельствуют о том, что пояс может простираться до 80 АЕ и даже дальше.
Дополнительные доказательства были получены с помощью прибора SDC, разработанного и построенного студентами Лаборатории атмосферной и космической физики (LASP) при Университете Колорадо в Боулдере. SDC обнаружил микроскопические зерна пыли, образовавшиеся в результате столкновений между астероидами, кометами и другими объектами пояса Койпера во время длительного путешествия New Horizons по Солнечной системе.
Слева: траектория полета New Horizons до 55 АЕ. Цветовая шкала обозначает минимальную обнаруживаемую массу. Справа: данные с различных детекторов миссии до 25 июля 2023 года.
Действительно ли мы уверены?
SDC подсчитывает и измеряет размеры пылевых частиц, предоставляя информацию о скорости столкновения небесных тел во внешней части Солнечной системы. Высокие показатели, полученные в последнее время, позволяют предположить, что гипотеза о гораздо большем, чем ожидалось, крае пояса Койпера как никогда вероятна.
Другая, возможно, менее вероятная возможность заключается в том, что радиационное давление и другие факторы выталкивают пыль, образовавшуюся во внутреннем поясе Койпера, за пределы 50 АЕ. Возможно, «Новые горизонты» также столкнулись с более короткоживущими частицами льда. Они не могут достичь внутренних частей Солнечной системы и пока не учитываются в существующих моделях пояса Койпера.
Несомненно то, что «Новые горизонты» впервые в истории проводят прямые измерения межпланетной пыли далеко за пределами Нептуна и Плутона. Поэтому каждое наблюдение потенциально может привести к открытию. Алекс Донер, ведущий автор исследования, выпускник физического факультета Университета Колорадо в Боулдере и глава SDC, сказал:
«Идея о том, что мы, возможно, обнаружили расширенный пояс Койпера с совершенно новой популяцией объектов, сталкивающихся и производящих больше пыли, дает еще один ключ к разгадке тайн самых отдаленных регионов Солнечной системы«.
Оценки потока частиц с радиусом более 0,63 микрометра, обнаруженных прибором SDC с гелиоцентрического расстояния от 1 до 55 астрономических единиц.
Работа «Новых горизонтов» тем временем продолжается
Миссия New Horizons была продлена в октябре 2023 года. Ожидается, что у него будет достаточно топлива и энергии, чтобы работать до 2040 года на расстоянии более 100 АЕ от Солнца. На таком расстоянии SDC сможет даже зафиксировать переход зонда в область, где в пылевой среде преобладают межзвездные частицы.
Это означает, что вместе с дополнительными наблюдениями с помощью телескопов с Земли у «Новых горизонтов» есть уникальная возможность узнать больше о ОПК, источниках пыли и протяженности пояса Койпера. Но также и о межзвездной пыли, а значит, и о пылевых дисках вокруг других звезд.
«Эти новые научные результаты, полученные с помощью New Horizons, могут стать первым случаем, когда космический аппарат обнаружил новую популяцию тел в нашей Солнечной системе«, — сказал Алан Стерн, руководитель миссии New Horizons. «Не терпится увидеть, как далеко удастся зайти за пределы этих высоких уровней пыли в поясе Койпера».
С полным текстом исследования, опубликованным в журнале The Astrophysical Journal Letters, можно ознакомиться здесь.
