На далеких рубежах нашої Сонячної системи, за орбітою Нептуна, простягається крижане царство — пояс Койпера. Тут, у темряві та холоді, досі збереглися залишки будівельних блоків, з яких понад 4,5 мільярда років тому формувалися планети. Серед цих об’єктів, відомих як планетезималі, астрономи вже давно помітили дивну закономірність: приблизно кожен десятий з них має химерну форму, що нагадує двох з’єднаних сніговиків. Ці структури, які науковці називають контактними подвійними системами, донедавна залишалися загадкою: як вони виникли?
Просте пояснення складних форм
Дослідники з Мічиганського державного університету (MSU) запропонували елегантне вирішення цієї космічної головоломки. Використавши потужності високопродуктивного обчислювального кластера Інституту кібернетичних досліджень, аспірант Джексон Барнс створив першу успішну симуляцію, яка відтворює процес формування цих «сніговиків».
Раніше вчені припускали, що такі об’єкти є результатом рідкісних зіткнень. Однак попередні комп’ютерні моделі розглядали їх як краплі рідини, які при злитті мали б утворювати ідеальні кулі, а не дволопатеві форми. Секрет нового моделювання полягає у врахуванні фізичної міцності матеріалу. Симуляція Барнса показує, що планетезималі здатні зберігати свою цілісність, м’яко спираючись одна на одну під дією гравітації.
«Якщо 10% таких об’єктів є контактними бінарними системами, то процес їхнього формування не може бути випадковим чи екзотичним явищем, — пояснює професор Сет Джейкобсон, співавтор дослідження. — Гравітаційний колапс ідеально вписується в загальну картину».
Як народжуються крижані велетні
Процес формування «сніговиків» виявляється напрочуд простим і нагадує утворення сніжки зі сніжинок. На зорі існування Сонячної системи хмари космічного пилу та дрібних каменів почали стягуватися докупи під дією власної гравітації. Іноді, через обертання, така хмара розпадалася на два окремі згустки, які починали обертатися один навколо одного. У моделюванні Барнса орбіти цих тіл поступово спірально звужувалися, доки вони не торкалися, утворюючи знайому форму сніговика.
Цікаво, що в поясі Койпера, де простір розріджений, а зіткнення трапляються вкрай рідко, такі структури можуть існувати в незмінному вигляді мільярди років. Більшість із них навіть не мають кратерів, адже їх ніщо не турбувало від самого моменту «народження».
Підтвердження з перших рук
Вперше побачити такі об’єкти на власні очі вдалося у січні 2019 року завдяки космічному апарату NASA New Horizons, який надіслав знімки контактної подвійної системи Аррокот. Ці зображення стали потужним поштовхом для перегляду старих даних і підтвердили, що «сніговики» — не виняток, а поширене явище.
Створена модель не лише пояснює минуле, а й відкриває шлях до нових відкриттів. Наступним кроком команди стане моделювання потрійних систем та дослідження процесу колапсу глибше. Вчені не виключають, що у Фрості (так часто називають кумедні космічні об’єкти) можуть бути ще невідкриті далекі родичі, які чекають на своїх першовідкривачів.
Раніше ми повідомляли про те, як в Сонячній системі залишилось єдине місце для пошуку дев’ятої планети.
За матеріалами scientificamerican.com
