Рисунок 1: Схематическое изображение орбит двух обнаруженных объектов (красный: 2020 KJ60, фиолетовый: 2020 KK60). Знак плюс представляет Солнце, а зеленые линии представляют орбиты Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна изнутри наружу. Числа на вертикальной и горизонтальной осях обозначают расстояние от Солнца в астрономических единицах (а.е., одна а.е. — расстояние между Солнцем и Землей). Черные точки представляют собой классические объекты пояса Койпера, которые, как полагают, представляют собой группу ледяных планетезималей, которые сформировались in situ в ранней Солнечной системе и расположены вблизи плоскости эклиптики. Серые точки представляют объекты внешней Солнечной системы с большой полуосью, превышающей 30 а.е. К ним относятся объекты, рассеянные Нептуном так, что они простираются далеко наружу, и многие из них имеют орбиты, наклоненные по отношению к плоскости эклиптики. Кружочки и точки на рисунке обозначают их положение на 1 июня 2024 года. Изображение предоставлено JAXA.
Широкие и глубокие наблюдения телескопа Субару предоставляют информацию для космического корабля «Новые горизонты», когда он путешествует через внешнюю солнечную систему. Применяя уникальный метод анализа к изображениям объектов пояса Койпера, снятым сверхширокоугольной камерой телескопа Субару, были обнаружены объекты, которые потенциально могут расширить регион пояса Койпера.
Что находится за пределами известных планет нашей Солнечной системы? За Нептуном находится пояс Койпера, кольцеобразная область астероидов и других небольших объектов. Регион от пояса Койпера до облака Оорта называют «внешней солнечной системой», но наши знания пока ограничены регионами, расположенными ближе к Солнцу.
«За пределами Солнечной системы типичный планетарный диск простирается примерно на 100 а.е. от родительской звезды (в 100 раз больше расстояния между Землей и Солнцем), а пояс Койпера, протяженность которого оценивается примерно в 50 а.е., очень компактен.
«Основываясь на этом сравнении, мы полагаем, что первоначальная солнечная туманность, из которой образовалась Солнечная система, могла простираться дальше, чем сегодняшний пояс Койпера», — говорит доктор. Фуми Ёсида (Промышленно-медицинский университет Японии; Центр исследований планет, Технологический институт Тиба), который руководил исследованием.
Согласно текущим данным наблюдений, внешний край пояса Койпера, по-видимому, резко усекся на расстоянии около 50 а.е. Если этот внешний край соответствует внешнему краю исходной солнечной туманности, то планетарный диск Солнечной системы с рождения был очень маленьким.
С другой стороны, также возможно, что внешний край пояса Койпера был отрезан от его внешних тел (например, неоткрытых планет). Если это правда, то наблюдения дальше в поясе Койпера могут обнаружить усеченный объект или второй пояс Койпера.
Обнаружение объектов на внешних границах Солнечной системы и изучение их распределения поможет нам понять эволюцию Солнечной системы.
«Новые горизонты» НАСА — космическая миссия по исследованию внешней части Солнечной системы. Он пролетел мимо системы Плутона в 2015 году и Аррокота, одного из объектов пояса Койпера, в 2019 году. «Новые горизонты» позволили нам впервые увидеть поверхность объекта во внешней Солнечной системе.
После пролета Аррокота началась расширенная миссия «Новых горизонтов», и телескоп Субару начал помогать в поиске объектов пояса Койпера, чтобы космический корабль мог пролетать мимо и/или наблюдать.
Рисунок 2: Пример обнаружения системой обнаружения движущихся объектов JAXA. Движущиеся объекты обнаруживаются с помощью 32 изображений одного и того же поля, снятых через равные промежутки времени (изображения в оранжевых рамках на рисунке выше). Учитывая диапазон скоростей объектов пояса Койпера, каждое изображение слегка перемещается в произвольном направлении, а затем складывается. Изображения в зеленой, голубой и черной рамке являются результатом объединения 2 изображений, 8 изображений и 32 изображений каждое. Если источник света находится в центре одного изображения, а также в каждом из перекрывающихся изображений, он считается реальным объектом. Фото предоставлено: ДЖАКСА
Поиск объектов в поясе Койпера с помощью Hyper Suprime-Cam (HSC) телескопа Subaru был сосредоточен на двух полях HSC вдоль траектории космического корабля (вместе эти два поля покрывают площадь неба, эквивалентную примерно 18 полнолуниям). Примерно за 30 полуночных наблюдений научная группа (команда миссии) New Horizons обнаружила более 240 объектов во внешней части Солнечной системы.
В этом исследовании группа под руководством японского исследователя, используя другой метод, чем команда миссии, проанализировала изображения, полученные в результате вышеупомянутых наблюдений, и обнаружила семь новых объектов во внешней Солнечной системе.
Результаты этого исследования были опубликованы 29 мая 2024 года в публикациях Астрономического общества Японии (PASJ) под заголовком «Тщательный анализ поисковых изображений New Horizons KBO».
Главный автор Др. Йошида отметил, что данные наблюдений HSC, полученные через регулярные промежутки времени с фиксированным полем зрения, можно проанализировать с помощью системы обнаружения движущихся объектов JAXA, которая обычно используется для обнаружения околоземных астероидов и космического мусора.
Эта система обнаруживает объекты, движущиеся с определенной скоростью, путем наложения 32 последовательных изображений, смещенных в каждом направлении. Он специально разработан для высокоскоростной обработки (рис. 2). Центр малых планет (MPC) Международного астрономического союза определил приблизительные орбиты двух из семи новых объектов, обнаруженных командой с помощью этой системы обнаружения.
Предыдущие наблюдения показали, что количество объектов в поясе Койпера резко уменьшается за пределами примерно 50 а.е., поэтому считается, что внешний край пояса Койпера расположен примерно там. Однако большие полуоси двух обнаруженных и предварительно названных объектов находятся выше 50 а.е. (рис. 1; однако элементы орбит этих объектов могут несколько измениться в будущем при дальнейших наблюдениях).
Если такие открытия продолжатся, мы можем ожидать, что пояс Койпера расширится еще дальше. Благодаря сотрудничеству телескопа «Субару» и «Новых горизонтов», который все еще пересекает внешнюю Солнечную систему, мы ожидаем, что исследования достигнут более глубоких областей внешней Солнечной системы, ранее недоступных человеческому глазу.
«Поиски командой миссии объектов пояса Койпера с помощью HSC продолжаются и по сей день, и в будущем будет опубликован ряд статей, в первую очередь североамериканской группы. Это исследование, открытие источников, способных расширить регион пояса Койпера с использованием метода, разработанного в Японии и возглавляемого японскими исследователями, служит предшественником этих публикаций», — говорит доктор. Ёсида.
Информация от: телескопом Subaru
