Телескоп Subaru (слева) и космический корабль New Horizons (справа). Фото предоставлено: NAOJ/Юго-Западный научно-исследовательский институт.
Обзорные наблюдения с помощью сверхширокоугольной камеры с основным фокусом телескопа Субару показали, что дальше в поясе Койпера может находиться популяция небольших тел, ожидающих своего открытия.
Результаты, важные для понимания формирования Солнечной системы, были достигнуты благодаря международному сотрудничеству телескопа Субару и космического корабля «Новые горизонты», путешествующего через внешнюю Солнечную систему.
Космический корабль НАСА «Новые горизонты» был запущен в 2006 году с важной миссией — впервые в истории человечества внимательно наблюдать за поверхностями тел внешней Солнечной системы. В 2015 году он успешно пролетел мимо системы Плутона, а в 2019 году — одного из объектов пояса Койпера (486958) Аррокота.
Было пять космических кораблей, которые летали во внешнюю Солнечную систему (включая «Новые горизонты»), но «Новые горизонты» — единственный космический корабль, который пролетел через пояс Койпера и наблюдал объекты пояса Койпера.
Когда мы наблюдаем объекты пояса Койпера с земли, мы можем наблюдать их только при небольших углах солнечной фазы (угол между Солнцем, объектом и наблюдателем). Напротив, если мы наблюдаем объект пояса Койпера с космического корабля пояса Койпера, один и тот же объект можно наблюдать под разными фазовыми углами, а его свойства отражения можно использовать для оценки свойств поверхности объекта. Это то, что может сделать только New Horizons.
Однако камера космического корабля имеет узкое поле зрения и не может самостоятельно обнаружить объекты пояса Койпера. Именно здесь в игру вступает телескоп Subaru. Телескоп Subaru использует свою широкоугольную камеру, чтобы найти множество объектов пояса Койпера, а затем сужает список объектов, мимо которых может пролетать и наблюдать космический корабль. Сотрудничество New Horizons и телескопа Subaru началось в 2004 году.
Во время наблюдений, проведенных в 2004-2005 годах с помощью камеры первичного фокуса (Suprime-Cam) телескопа Субару, из-за орбиты между Плутоном и космическим кораблем на задний план области поиска попала область вблизи центра Млечного Пути. для объектов пояса Койпера.
Хотя поиск объектов Солнечной системы со множеством звезд на заднем плане был чрезвычайно трудным, исследовательская группа смогла найти 24 объекта пояса Койпера.
К сожалению, объекты пояса Койпера, обнаруженные на данный момент в этом наблюдении, требуют слишком много топлива для пролета космического корабля, но новые объекты, находящиеся далеко, могут попасть в диапазон доступного топлива «Новых горизонтов». В 2020 году начались более глубокие наблюдения с помощью Hyper Suprime-Cam (HSC) на телескопе Субару, и к 2023 году было обнаружено 239 объектов пояса Койпера.
«Самой захватывающей частью наблюдений HSC было открытие одиннадцати объектов на расстояниях за пределами известного пояса Койпера», — говорит член команды доктор. Фуми Ёсида из Университета наук о гигиене труда и окружающей среды и Исследовательского центра планетарных исследований Технологического института Тиба.
Многие из объектов, обнаруженных с помощью HSC, расположены на расстояниях 30–55 астрономических единиц (а.е.) от Солнца (1 а.е. — расстояние между Солнцем и Землей) и, как полагают, лежат в пределах известного пояса Койпера.
С другой стороны, команда не ожидала скопления объектов в диапазоне 70–90 а.е. и долины между 55 и 70 а.е. (где распределено лишь небольшое количество объектов, см. рисунок ниже). В других наблюдениях о такой долине не сообщалось.
Распределение расстояний между объектами пояса Койпера, обнаруженными HSC. Горизонтальная ось представляет расстояние от Солнца до объектов, измеряемое в астрономических единицах (а.е.; расстояние между Землей и Солнцем). Вертикальная ось представляет количество объектов. Фото: Уэсли Фрейзер.
На расстоянии 70-90 а.е. может появиться новая популяция объектов пояса Койпера. «Если это подтвердится, это станет значительным открытием. «Первоначальная солнечная туманность была намного больше, чем считалось ранее, и это может иметь значение для изучения процесса формирования планет в нашей солнечной системе», — говорит доктор. Ёсида.
Доктор Алан Стерн, главный исследователь миссии «Новые горизонты», сказал: «Это революционное открытие, которое открывает что-то неожиданное, новое и захватывающее в самых отдаленных уголках Солнечной системы. Это открытие, вероятно, было бы невозможно без возможностей обсерватории Субару мирового уровня».
Чтобы определить точные орбиты объектов, обнаруженных в этом исследовании, исследовательская группа продолжает наблюдения с помощью HSC. «Я думаю, что открытие далеких объектов и определение их орбитального распределения — это важный шаг на пути к пониманию истории формирования Солнечной системы, сравнению с экзопланетными системами и пониманию формирования универсальных планет», — говорит доктор. Ёсида о важности исследования.
«Новые горизонты» в настоящее время удаляются дальше, на 60 а.е. от Солнца. Должно быть еще много далеких объектов, которые мы еще не обнаружили. Исследовательская группа с нетерпением ждет возможности увидеть, что телескоп Subaru и космический корабль New Horizons откроют за пределами пояса Койпера.
Эти результаты опубликованы в двух статьях в журнале Planetary Science Journal. В настоящее время они доступны на сервере препринтов arXiv.
Информация от: Национальной астрономической обсерваторией Японии.
