На дальних рубежах нашей Солнечной системы, за орбитой Нептуна, простирается ледяное царство — пояс Койпера. Здесь, в темноте и холоде, до сих пор сохранились остатки строительных блоков, из которых более 4,5 миллиарда лет назад формировались планеты. Среди этих объектов, известных как планетезимали, астрономы уже давно заметили странную закономерность: примерно каждый десятый из них имеет причудливую форму, напоминающую двух соединенных снеговиков. Эти структуры, которые ученые называют контактными двойными системами, до недавнего времени оставались загадкой: как они возникли?
Простое объяснение сложных форм
Исследователи из Мичиганского государственного университета (MSU) предложили элегантное решение этой космической головоломки. Используя мощности высокопроизводительного вычислительного кластера Института кибернетических исследований, аспирант Джексон Барнс создал первую успешную симуляцию, которая воспроизводит процесс формирования этих «снеговиков».
Ранее ученые предполагали, что такие объекты являются результатом редких столкновений. Однако предыдущие компьютерные модели рассматривали их как капли жидкости, которые при слиянии должны были бы образовывать идеальные шары, а не двулопастные формы. Секрет нового моделирования заключается в учете физической прочности материала. Симуляция Барнса показывает, что планетезимали способны сохранять свою целостность, мягко опираясь друг на друга под действием гравитации.
«Если 10% таких объектов являются контактными бинарными системами, то процесс их формирования не может быть случайным или экзотическим явлением, — объясняет профессор Сет Джейкобсон, соавтор исследования. — Гравитационный коллапс идеально вписывается в общую картину».
Как рождаются ледяные великаны
Процесс формирования «снежников» оказывается удивительно простым и напоминает образование снежка из снежинок. На заре существования Солнечной системы облака космической пыли и мелких камней начали стягиваться вместе под действием собственной гравитации. Иногда, из-за вращения, такое облако распадалось на два отдельных сгустка, которые начинали вращаться друг вокруг друга. В моделировании Барнса орбиты этих тел постепенно спирально сужались, пока они не соприкасались, образуя знакомую форму снеговика.
Интересно, что в поясе Койпера, где пространство разреженное, а столкновения случаются крайне редко, такие структуры могут существовать в неизменном виде миллиарды лет. Большинство из них даже не имеют кратеров, ведь их ничто не беспокоило с самого момента «рождения».
Подтверждение из первых рук
Впервые увидеть такие объекты воочию удалось в январе 2019 года благодаря космическому аппарату NASA New Horizons, который прислал снимки контактной двойной системы Аррокот. Эти изображения стали мощным толчком для пересмотра старых данных и подтвердили, что «снеговики» — не исключение, а распространенное явление.
Созданная модель не только объясняет прошлое, но и открывает путь к новым открытиям. Следующим шагом команды станет моделирование тройных систем и более глубокое исследование процесса коллапса. Ученые не исключают, что у Фрости (так часто называют забавные космические объекты) могут быть еще неоткрытые дальние родственники, которые ждут своих первооткрывателей.
Ранее мы сообщали о том, как в Солнечной системе осталось единственное место для поиска девятой планеты.
По материалам scientificamerican.com
