05.12.2016
Кентавры Солнечной системы

Кентавры Солнечной системы: особенности и орбиты

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

На небе есть созвездие Кентавра (Центавра). И созвездие Стрелец, согласно мифам, названо в честь одного из кентавров. В этой статье обсудим других кентавров — космические объекты, названные так за их двойственную природу. Схожи они и с космическими камнями, астероидами, и с космическими льдинами, кометами — так же, как легендарные кентавры были похожи и на людей, и на коней.

Ясно, что кентаврыодна из категорий малых тел Солнечной системы. Многие особенности малых тел пока не ясны. Устав от поисков четких критериев классификации малых тел, в 2006 году астрономы решили пока объединить их одним термином «малые тела Солнечной системы». И хотя в этом статье прозвучат некоторые ответы, вопросов и гипотез будет больше.

До 1970-х годов казалось, что все ясно: камни-астероиды летают ближе Юпитера и не испаряются, а снежки-кометы — дальше, иногда приближаются к Солнцу и испаряются. Но в 1977 году астроном Чарльз Коваль открыл астероид далеко за орбитой Юпитера, где, как считалось тогда, астероидов быть не должно — и Коваль предположил, что это комета. Он и придумал назвать такие объекты кентаврами, а открытый им — в честь мифического кентавра Хирона. В ближайшей к Солнцу точке орбиты Хирон оказывается чуть ближе Сатурна, а в дальней — около орбиты Урана. А главный пояс астероидов располагается гораздо ближе к Солнцу, между орбитами Марса и Юпитера.

Первые годы после открытия Хирон не показывал никаких признаков кометной активности: ни тумана (комы) вокруг него, ни хвоста. И многие коллеги Коваля полагали, что не стоило выделять отдельный класс объектов, просто астероид летает дальше других. Но в 1988 году Хирон действительно затуманился, как комета. С тех пор он имеет двойное обозначение: астероид № 2060 и комета № 95Р (буква «Р» в имени кометы значит, что она периодическая, возвращается к Солнцу). Даже Коваля смутило то, что кома Хирона появилась задолго до его приближения к Солнцу в 1996 году. Правда, при удалении Хирона от Солнца, как и положено комете, кома исчезла. Ученых удивляло, что никакая другая комета не имела комы на таком далеком от Солнца расстоянии. Кома образуется из-за испарения снега и льда, из которых в значительной степени состоят кометы. За орбитой Юпитера поверхность любого объекта лучами Солнца нагревается слабо, до температуры примерно -220 °С. При такой температуре лед не превращается в пар. Правда, комета содержит смесь самых разных льдов, и одни ученые уже 27 лет ищут, какой же из льдов может испарятся при -220 °С, а другие доказывают, что на поверхности объектов за Юпитером теплее.

Можно сравнить Хирон с ледяными спутниками Сатурна, которые находятся примерно на том же расстоянии от Солнца: ни один из них не окутан туманом, за исключением Энцелада, недра которого нагрел Сатурн, и пар вырывается в космос сквозь трещины в ледяном панцире Энцелада. Тогда можно предположить, что и недра Хирона кто-то нагрел. Ученые вычислили его встречи с другими объектами на протяжении миллионов лет в прошлом и будущем. И увидели, что таких встреч много, прежде всего, с Сатурном и Ураном. А нынешняя орбита Хирона — временная, на миллион лет. Раньше он, видимо, летал за орбитой Нептуна, а в будущем войдет в резонанс с Сатурном 1:2, т. е. будет делать один оборот вокруг Солнца, пока Сатурн делает два. В пользу внутреннего нагрева говорил и размер Хирона — 170 км. Мелкие объекты быстро остывают, а такой действительно может хранить внутреннее тепло. Итак, в какой-то момент астрономы успокоились на том, что Хирон, видимо, подогрет изнутри прошлыми сближениями с планетами.

Другие кентавры и схожие объекты

Вслед за Хироном были открыты и другие малые тела, летающие дальше главного пояса астероидов и изредка обзаводящиеся комой, как кометы. Но до сих пор астрономы спорят, что понимать под термином «кентавр». Не все далекие тела проявляют свойства комет. Например, астероид №5145 Фол по характеристикам орбиты может считаться кентавром, но никогда не затуманивался. С другой стороны, не все тела, похожие и на астероиды, и на кометы, летают за орбитой Юпитера.

Еще в 1920 году был открыт астероид № 944 Идальго. Он приближается к Солнцу ближе, чем главный пояс астероидов, а удаляется дальше, чем Сатурн. За проявление кометной активности астрономы относят его к кентаврам (выходит, он первый открытый, но не первый признанный кентавр). Вычисления орбиты Идальго в прошлом показывают, что он постепенно перебрался с края Солнечной системы поближе к Солнцу. Таких мигрантов выделили в особую группу малых тел — дамоклоидов (по названию астероида № 5335 Дамокл). Его орбита сильно наклонена к плоскости орбиты Земли (к эклиптике), то есть он как бы обрушивается на хоровод планет сверху, «протыкая» его в районе земной орбиты. Как дамоклов меч такие астероиды висят над планетами и обещают пусть не скорые, но неизбежные катастрофы для Земли. Именно висят, поскольку основное время проводят вдали от эклиптики. А неизбежность катастроф гарантирует то, что орбиты дамоклоидов нестабильны, временны в процессе их миграции внутрь Солнечной системы. Ситуация усугубляется тем, что просторам неба вдали от эклиптики исследователи малых тел уделяют мало внимания (там мало объектов), и дамоклоиды могут подкрасться к Земле незаметно. Кроме того, это очень темные малозаметные объекты. Есть среди дамоклоидов и объекты, летящие «против течения», т.е. в направлении, противоположном большинству малых тел. За такую необычную орбиту дамоклоид №20461 прямо назвали Диоретса — это слово «астероид», написанное наоборот. Не все подобные объекты открыты, а они также особо опасны, ведь астрономы не привыкли искать малые тела в тех районах неба, откуда прилетает Диоретса.

В 1979 году открыли астероид, орбита которого совпала с орбитой кометы, потерянной за 30 лет до того. Теперь этот объект — в списке комет под № 107Р и в списке астероидов под №4015. Его назвали в честь первооткрывателей кометы — Вильсон — Харрингтон, это самое длинное название астероида и один из двух случаев, когда астероид назван в честь первооткрывателей. Когда его наблюдали в 1949 году в качестве кометы, он явно имел хвост. С тех пор Вильсон — Харрингтон никогда не показывал хвоста и других признаков кометы, хотя летает довольно близко к Солнцу, между орбитами Юпитера и Земли, где летает множество астероидов. Кстати, иногда он сближается с Землей. И пока нет гарантий, что в Землю не врежется. Считать ли этот объект кентавром? Не ясно.

Второй астероид, названный в честь первооткрывателей, Эльст — Писарро, обнаружили в 1979 году в гуще пояса астероидов. В 1996 году заметили, что в ближайшей к Солнцу точке орбиты он туманится, как комета, и это повторяется при каждом приближении к Солнцу. Эльст — Писарро фигурирует в двух списках: астероид №7968 и комета № 133Р. Предполагается, что он перебрался ближе к Солнцу, «застрял» в поясе астероидов и при этом почти потерял свой лед, испаряясь в лучах нашей звезды, оставил себе лишь каменное ядро. Этакая бывшая комета, а ныне — астероид, или выродившаяся комета. Но это лишь одна из гипотез.

Кометы мигрируют по Солнечной системе на глазах астрономов. Комета Отерма была открыта в 1943 году, как позже выяснилось, благодаря сближению с Юпитером и изменению орбиты. Летавшая между Юпитером и Сатурном комета стала летать между Юпитером и Марсом. В 1945-1983 годах из-за нового сближения с Юпитером комета вернулась в пространство между Юпитером и Сатурном (т. е. приобрела орбиту типичного кентавра) и с тех пор ни разу не проявляла кометной активности.

Миграции малых тел можно вычислить заранее. Например, комета № 78Р Герельс сейчас летает между Марсом и Юпитером. 15 сентября 2029 года она сблизится с Юпитером настолько, что станет летать между Юпитером и Сатурном, другими словами — приобретет типичную орбиту кентавра, а заодно перестанет испаряться в лучах Солнца.

У внешнего края пояса астероидов проходит так называемая снеговая линия — граница между внутренними районами Солнечной системы, где почти нет льдов, и внешними, где льдов полно. Поэтому, возможно, миграции малых тел не так важны. Вероятно, малые тела, состоящие преимущественно изо льда и снега, в большинстве - не мигранты и миллиарды лет живут там, где родились. Но они покрыты коркой неиспаряющихся веществ проявляют только после столкновений с соседями, когда корка трескается, и испаряется снежная начинка. Если эта гипотеза верна, то все малые тела дальше снеговой линии можно считать кентаврами. Или кометами? Разница между кентаврами и кометами тогда исчезает: каждый объект имеет уникальное соотношение льда и пыли, но рано или поздно проявит себя как туманная комета.

Крупнейший кентавр Харикло открыт в 1997 году и назван в честь мифической жены Хирона. Обычно чем крупнее объект, тем стабильнее орбита. И действительно, Харикло находится в орбитальном резонансе с Ураном 4:3 (4 оборота вокруг Солнца за 3 оборота Урана), что гарантирует стабильность орбиты на протяжении сотен миллионов лет. В 2013 году благодаря тому что Харикло на время заслонила одну из звезд, астрономы открыли у нее два кольца. При этом два раза до и два раза после этого покрытия звезды кентавром звезда «мигнула». Это и значит, что свет звезды слегка погас, когда ее заслонили кольца. По длительности и глубине угасания света звезды ученые определили ширину колец — 7 и 3 км и расстояние между ними — 9 км. Состоят кольца, как и кольца Сатурна, из снежинок: это видно по их спектрам. Наблюдения велись 13 телескопами из разных стран Южной Америки, где только и наблюдалось покрытие. Это отражено в названии колец — в честь рек на северной и южной границе Бразилии: Ояпок и Чуй. Вычисления показывают, что для удержания таких правильных колец на протяжении миллионов лет Харикло не хватает массы. Значит, либо внутри колец есть спутник-пастух, выравнивающий их, либо кольца обильно подпитываются снегом, взлетающим с Харикло.

Газ или пыль?

До сих пор предполагалось, что с поверхности малого тела Солнечной системы может улетучиваться только водяной пар (испаряются лед и снег), и происходит это только при достаточной близости объекта к Солнцу Однако в последние годы все чаще обнаруживаются тела, окруженные туманом «не вовремя». Например, в декабре 2005 года затуманился кентавр Эхекл, находившийся чуть ли не в самой далекой от Солнца точке своей орбиты, около Урана. Если удается рассмотреть спектр тумана, астрономы могут точно сказать, состоит он из газов или пылинок. Туман вокруг Эхекла оказался из пыли, более того, астрономы увидели причину тумана: от Эхекла откололся кусок. Причиной раскола мог быть удар другого объекта или низкая прочность Эхекла. Она вполне объяснима: как мы уже отметили, орбиты кентавров временные, переходные, нестабильные, находящиеся под сильным гравитационным влиянием планет и других тел.

Очень рыхлое строение имеют не только кентавры, но и многие другие малые тела. Причина: крупный камень соединился миллиарды лет назад из пылинок и существует как единое целое только за счет взаимного притяжения между его частицами. Эта сила очень мала. Расчеты для некоторых астероидов показывают, что удара рукой будет достаточно для развала огромной глыбы на изначальные пылинки. Астероид 2011 МБ размером около 10 метров был открыт 22 июня 2011 года на подлете к Земле, с которой он едва разминулся 27 июня, пролетев над поверхностью Земли на расстоянии 12000 км. Характеристика его целостности, пористость, составляла 65%, то есть это не единый камень, а рой объектов. Столь же непрочным оказался астероид Р/2010 А2, развалившийся на части и образовавший пылевой хвост в январе 2010 года.

Непрочность, пористость объекта в некоторых случаях видна непосредственно. Например, для астероида №25143 Итокава, который, кроме прочего, состоит из двух совершенно разных частей, видимо, состыковывавшихся в прошлом. Такое же строение — из двух частей и очень рыхлое, с толстым слоем пыли на поверхности — имеет комета Чурюмова — Герасименко, исследуемая сейчас космическим аппаратом Rosetta. Достаточно малейшего внешнего гравитационного воздействия на эту пыль, чтобы она взлетела и превратилась в кому. Однако это будет обман — ведь мы привыкли считать кометы испаряющимися объектами, а здесь пыль взлетит только благодаря гравитации.

Развалу малого тела Солнечной системы способствует и один удивительный эффект. Солнце воздействует на малые тела не только притяжением. Если тело вращается и имеет неправильную форму его смещает и может даже развалить на части обычное солнечное тепло. Всю энергию, полученную от Солнца, объект отдает обратно в космос. Частица излучения (фотон) имеет импульс, и, следовательно, потеря энергии объектом создает для него реактивную тягу в противоположном направлении. Если объект вращается в лучах Солнца медленно, то одна его сторона сильно нагревается, а другая — остывает. В результате объект медленно дрейфует от Солнца. А если площадь «вечерней» (нагретой) стороны меньше, чем «утренней» (остывшей), объект еще и ускорит или замедлит вращение вокруг своей оси. Этот эффект теоретически предсказал в 1900 году русский инженер Иван Ярковский. Детали уточнили другие ученые — и по первым буквам их фамилий явление названо YORP-эффектом (иногда говорят «эффект Ярковского»). Экспериментально он подтвержден только в 2003 году при радиолокации астероида Голевка: из-за YORP-эффекта его орбита сместилась на 15 км за 12 лет. В 2000 году открыт 500-метровый астероид с периодом вращения всего 12 минут. В будущем из-за эффекта Ярковского этот период сократится до 20 секунд, и камень будет разорван на части центробежными силами. Этот астероид назван в честь обсуждаемого нами эффекта — YORP

Под действием центробежной силы пыль с поверхности этого астероида начнет слетать еще до его развала. Такое происходит с быстро вращающимся малым телом (опять объект и с астероидным, и с кометным номером!) 311Р/РАNSТАRRS: шесть пылевых хвостов наблюдаются с сентября 2013 года — результат сброса пыли с поверхности центробежной силой. Похоже на комету, но помним, что комета — это испаряющийся объект, а здесь испарения нет — действует только гравитация. Еще один объект, развалившийся в 2013 году из-за эффекта Ярковского, — Р/2013 RЗ.

Итак, главное, что осознали в последние годы исследователи малых тел Солнечной системы: вещество с поверхности тела может уноситься не только нагревом (и, соответственно, испарением), но и гравитацией. Честно говоря, пока это только затрудняет классификацию малых тел Солнечной системы.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Наш сайт посвящен новостям в сфере высоких технологий, а также инноваций в мире интернета, автопромышленности.

Представлены материалы по развитию технологических компаний и стартапов. Интересным будет информация по настройке и хакингу гаджетов и устройств на Android, Apple iOS и прочее. Покажем как правильно выбирать устройства для покупок.

В процессе наших экспериментов с сайтами по оптимизации и настройке, в рубрике Вебмастер Мы делимся своим опытом в том как создать свой сайт на популярных платформах Joomla, Wordpress, настроить его и оптимизировать.

Самые популярные метки