Оригинал взят в Там, за горизонтом...
Сегодня радость для тех, кто надеялся на продолжение астрономической серии. Они таки дождались. Ну, у меня мозг ходил в отпуск, вы знаете, но он наконец вернулся и снова со мной. И с вами.
Я обещала статью про транснептуновые объекты, я ее написала. Дракон сказал - дракон сделал. На год позже, да.
Скандал в благородном семействе, или Как планету должности лишили
В 2006 году произошло нечто беспрецедентное: в Солнечной системе стало на одну планету меньше. Что же произошло? Планета взорвалась? Рассеялась в пространстве? Была украдена инопланетянами?
Да нет, никакой космической катастрофы не произошло. Не произошло и "закрытия" планеты - бывало порой, что за "новооткрытый" объект принималась какая-нибудь иллюзия или погрешность измерений, и объекты "закрывали", но старый добрый Плутон никуда не девался и по-прежнему продолжает мирно вращаться по своей далекой холодной орбите. Наоборот, причиной изгнания Плутона из семейства планет стали... новые открытия.
читать дальше
Проще говоря, там, в окрестностях Плутона, открыли приличную кучу новых объектов, некоторые из которых были сравнимы с Плутоном по размерам. И была обещана еще большая куча, потому что наблюдательная техника наконец развилась до такого состояния, чтобы уверенно обнаруживать объекты примерно плутонова размера и альбедо, находящиеся на плутоновом расстоянии (Плутон в свое время был открыт только потому, что астрономам ну очень хотелось найти ту каменюку, которая вносит странности в орбиту Нептуна). В свое время астроном Койпер предположил, что за орбитой Нептуна находится еще один пояс астероидов, из которого приходят короткопериодические кометы. И вот, пожалуйста, в конце двадцатого века пояс Койпера появился перед глазами астрономов во весь рост. И Плутон уже не выглядел "отдельно летающей" планетой, а оказался чем-то вроде Цереры - просто крупнейший объект в весьма многочисленном вокругсолнечном кольце...
Добило астрономов открытие Эриды - объекта размерами чуть ли не больше Плутона. Если дальше пойдет такими темпами, подумали астрономы, что ж, каждую здоровенную транснептуновую каменюку в планеты записывать? Нееет, решил Международный астрономический союз.
Вообще-то однажды уже случалась подобная история - в 1802 году годом ранее открытую Цереру, считавшуюся честной планетой, перевели в астероиды, потому что поток новооткрытых астероидов хлынул как из ведра. Можно было бы по аналогии и Плутон в астероиды перевести, но... как-то неприлично это было по отношению к Плутону. Столько лет он "работал" планетой, да не простой, а самой далекой от Солнца; у него имеется собственная атмосфера; и к тому же спутники! Нет, в принципе астероиды со спутниками известны, но чтобы с тремя сразу, да еще один из них такой здоровенный, что аж общий барицентр за пределы планеты вытащил и приливным трением взаимное вращение остановил - такого нет! Нет, не лез такой почтенный, серьезный и ответственный объект в легкомысленные астероиды. Но что делать-то?
Самым рациональным решением МАС счел следующее. Если Плутон не планета и не астероид, значит, он что-то третье. А раз этой третьей категории нет, значит, ее нужно придумать. Проблем-то! Нарисуем - будем жить! И возникло новое понятие "карликовая планета".
Конечно, вот так взять с бухты-барахты и ввести новое понятие было бы неприлично. Понятие научное, а значит, требует определения. Определение ввели такое:
- Если объект вращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу, чтобы поддерживать гидростатическое равновесие (равновесие между внутренним давлением и силами гравитации) и в результате обрел шарообразную форму, а также собственной гравитацией расчистил район своей орбиты от мелких тел, значит, это планета;
- Если объект вращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу, чтобы поддерживать гидростатическое равновесие, и в результате обрел шарообразную форму, но не сумел собственной гравитацией расчистить район своей орбиты от мелких тел, это карликовая планета;
- Если объект вращается вокруг Солнца, но не имеет достаточную массу, чтобы поддерживать гидростатическое равновесие и в результате обрести шарообразную форму, значит, это малая планета, или астероид;
- Если объект вращается вокруг объекта, вращающегося вокруг Солнца, значит, это спутник.
Понятно, что все классические планеты от Меркурия до Нептуна по этому определению так планетами и остаются; а вот Плутон сплоховал - не сумел расчистить окрестности своей орбиты, т.к. пояс Койпера никуда не делся. Поэтому бедолагу с позором выгнали из благородного семейства планет и объявили карликовой планетой.
Но в этом семействе "недопланет" Плутон оказался не один. Туда сразу же зачислили Эриду - главную "виновницу скандала" и... старую добрую Цереру, вот уже больше двух веков числившуюся астероидом, потому что Церера вполне себе шарообразна. Похоже, что Церера - единственная, кто "выиграл" от этой перестановки - карликовая планета все же круче астероида, так что Цереру "повысили в должности".
Надо отметить, что практически сразу же в кандидаты в карликовые планеты были записаны еще два крупных свежеоткрытых объекта пояса Койпера с красивыми именами Макемаке и Хаумеа. Что за необычные названия, спросите вы. Кто такие Церера, Плутон и Эрида - более-менее понятно, а что это за новые божества заселили небесные пространства? Это действительно божества. Просто решили, что на карликовые планеты греко-римской мифологии может не хватить, и стали называть их именами богов из разных других экзотических мифологий. Хаумеа пришла из гавайской мифологии, Макемаке - из мифов острова Рапануи. В 2008 году этих кандидатов перевели в полноправные карликовые планеты, хотя надо отметить, что Хаумеа имеет крайне своеобразную для планет (в том числе карликовых) форму - она изящно вытянута. Тем не менее, причиной этой деформации считается очень быстрое вращение, а в наличии внутреннего гидростатического равновесия Хаумее не отказывают.
Что же получилось - количество планет в Солнечной системе увеличилось или уменьшилось? А это как посмотреть. Количество "настоящих" планет действительно уменьшилось, и самой далекой от Солнца "настоящей" планетой теперь считается Нептун. Но зато появилось целых пять карликовых планет, которые, конечно, не так круты, как истинные планеты, но далеко не астероиды!
К тому же сейчас обсуждается статус еще нескольких далеких от Солнца объектов, самые знаменитые из которых Орк, Седна и Квавар. А также под вопросом оказался статус трех следующих за Церерой классических астероидов - Паллады, Юноны и Весты: если выяснится, что их форма определяется тем самым гидростатическим равновесием, они тоже автоматом окажутся карликовыми планетами. Если так пойдет дальше, то число известных карликовых планет обещает превысить число настоящих планет в самое ближайшее время!
Запредельный перевозчик и другие подручные карликов
У некоторых карликовых планет имеются спутники. И хотя большинство из них - классические захваченные астероиды, интересен и сам факт их наличия - значит, гравитация центральных тел достаточно серьезна, чтобы захватить и удержать довольно крупные объекты - и сами по себе некоторые из них.
Конечно, самый необычный и знаменитый из спутников карликовых планет - это Харон. По поводу этого небесного тела в астрономии споры не прекращаются. Во-первых, никакой это не астероид, штука судя по всему вполне круглая и размера вполне приличного. Да настолько приличного (одна восьмая массы Плутона!), что, во-первых, в результате приливного трения не только сам смотрит на свою планету одной и той же стороной (как наша Луна), но и от самого Плутона добился того же! Вращаются они, "не отводя глаз друг от друга", как будто ниточкой связанные за центры обращенных друг к другу полушарий.
К тому же вращаются вокруг точки, которая находится вне Плутона. Мы как привыкли? Планета вращается вокруг своей оси, а спутник - вокруг планеты. На самом деле мы прекрасно знаем, что и планета, и спутник вращаются вокруг барицентра (центра тяжести) системы, просто абсолютно во всех известных нам случаях этот барицентр находится внутри планеты. Во всех - кроме системы Плутон-Харон. Эти двое вращаются вокруг некоей точки, находящейся в космосе между Плутоном и Хароном.
Это вызвало споры, не стоит ли прекратить вообще рассматривать Харон как спутник Плутона и не обозвать ли все это двойной планетой. Очень уж похоже на сравнимые по массе двойные звезды. Вообще-то, будь в Солнечной системе еще хоть одна такая пара, наверно, понятие двойной планеты уже бы ввели. Но пока она известна такая одна, выделять ее в отдельную категорию как-то не хочется. Поэтому астрономы вяло ругаются, а Плутон с Хароном слушают да вращаются.
Плутон и Харон
Харон был открыт в 1978 году, и с тех пор считался единственным спутником Плутона, пока в 2005 году великий поставщик астрономических открытий - космический телескоп Хаббл - не подарил нам еще два спутника Плутона, названных Никс (по-русски Никта, совершенно непонятно почему, т.к. по латыни Nix - это снега, а не никто) и Гидра. Это маленькие объекты, типичные захваченные астероиды, вращающиеся на "внешних", достаточно далеких от планеты орбитах.
Но на этом история со спутниками Плутона не закончилась. Прямо в июле этого года "Хаббл", которого уже собрались отправлять на покой, взял и заснял еще один спутник запредельного божества - не более 30 км в диаметре!
Плутон - отнюдь не монополист по спутникам среди карликовых планет. У грозной богини ругани Эриды имеется спутник Дисномия (что переводится как "беззаконие", но космическим законам вполне подчиняется), у изящно вытянутой Хаумеи - два спутника с красивыми гавайскими названиями Хииака и Намака.
Хаумеа, Хииака и Намака (рисунок)
Транснептуновые объекты, или Великая Космическая Свалка
Долгое время орбита Плутона условно считалась внешней границей Солнечной системы. С тех пор стало ясно, что так просто отделаться не получится, потому что "откуда-то" приходили кометы, которые тоже являются членами Солнечной системы, потому что гравитация Солнца распространяется на гораздо большие расстояния, чем орбита Плутона, и т.д. А с тех пор, как пояс Койпера был обнаружен непосредственно, и вовсе неприлично стало говорить о каких-то границах, связанных с орбитами планет. Поэтому границу Солнечной системы условно ставят туда, где давление солнечного ветра уравновешивается давлением звездного ветра (район 1-2 световых лет - между прочим, 2 световых года это половина пути до Альфа Центавра, а система Альфа Центавра потяжелее и поярче Солнца будет, так что, похоже, системы-то наши пересекаются!). А поскольку радиус орбиты Нептуна - всего-то 30 астрономических единиц, то получается, что часть Солнечной системы, выходящая за пределы планетных орбит, по объему куда больше, чем привычная нам околосолнечная область обитания планет! А что там, за орбитой Нептуна?
Все твердые космические тела, которые находятся в этой весьма огромной по нашим понятиям области, назвали общим понятием "Транснептуновые объекты". Надо понимать, что количество и разнообразие транснептуновых объектов огромно, это уже ясно, но изучать их очень сложно. Объекты там небольшие (самое большое, что там есть - это карликовые планеты), альбедо у них зачастую тоже не слишком большое, гравитационные взаимодействия не слишком сильны и в результате наличия большого количества сравнимых по массе объектов запутаны так, что компьютер свихнется... короче, обнаруживать и изучать звезды намного легче, чем все это месиво ледяных и каменных обломков, наблюдающееся за пределами орбит больших планет. Чем астрономы в последние века и занимались. И только в конце двадцатого века астрономическая техника дошла до такого уровня, чтобы уверенно обнаруживать транснептуновые объекты и исследовать их. И только сейчас накопилось достаточно фактов, чтобы как-то их систематизировать и делать какие-то выводы.
Прежде всего, давно понятно, что именно где-то там, на границах Солнечной системы, имеется огромная свалка строительного мусора. Да-да, того самого мусора, который остался от тех времен, когда гравитация юного Солнца формировала планеты, и который потом эти самые планеты, в первую очередь Юпитер, безжалостно выбрасывали со своих уютных орбит. Посмотрите ночью, какое прозрачное у нас пространство! Ну да, в августе метеоры падают, но так-то все чистенько, убрано, никакого небесного мусора и метеоритных бомбардировок. Гравитация Юпитера и родной планеты позаботилась. Но надо же понимать, что на построение планет пошел далеко не весь материал протопланетного диска - посмотрите хоть на пояс астероидов, где большой планеты нет, там осталось много-много летающей мелочи, а у нас ничего подобного. Куда-то ведь все это делось? Небрежные хозяйки, как известно, заметают мусор с середины комнаты в углы и под плинтусы; планеты поступили аналогично, отправив свой мусор к пределам Солнечной системы. Правда, они-то не небрежны и преспокойно выкинули бы все это за пределы Солнечной системы, да гравитация Солнца не позволяет.
И вот наконец у нас появилась возможность выяснить, как эта свалка выглядит и как она устроена.
Пояс Койпера и орбитальный резонанс
Ближе всего, практически сразу за орбитой Нептуна, расположен пояс Койпера. Это - аналог привычного нам пояса астероидов, только раз в 20 шире и намного превосходит его по общей массе, простираясь от 30 до 55 а.е. от Солнца. Как и пояс астероидов, пояс Койпера можно считать складом строительных остатков, оставшихся после формирования Солнечной системы; но в поясе астероидов преобладают объекты, состоящие из камня (горных пород) и металлов, а в поясе Койпера - из замороженных летучих веществ: аммиака, метана и воды, которые астрономы предпочитают называть льдами. Таким образом, пояс Койпера - это самое настоящее ледяное царство.
Самым крупным объектом пояса Койпера является Плутон. Эта карликовая планета состоит из смеси горных пород и льдов, и окажись она поближе к Солнцу, здоровенная получилась бы комета. А так благодаря испарению метана под действием солнечного излучения Плутон имеет собственную атмосферу, которая непрерывно "подпитывается" с поверхности планеты. Кроме Плутона, в состав пояса Койпера входят еще две карликовые планеты - те самые Хаумеа и Макемаке, а также ряд кандидатов в оные - Орк, Квавар, Варуна, Иксион и некоторые другие.Имеется также подозрение, что спутник Нептуна Тритон, по размерам чуть-чуть побольше Плутона, но по строению очень уж на него похожий, был в свое время захвачен планетой-гигантом из пояса Койпера. А где Эрида и кандидат в карликовые планеты Седна? Об этом чуть позже.
Пояс Койпера несколько "утолщен". Известно, что орбиты всех планет лежат практически в одной и той же плоскости, с точки зрения земного наблюдателя соответствующей плоскости движения Солнца по небу (плоскость эклиптики). Объекты пояса Койпера могут "выбиваться" из этой плоскости, иметь орбиты, расположенные под некоторым углом к ней. Тот же Плутон имеет довольно заметный наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики.
Установлено, что пояс Койпера динамически стабилен, т.е. не существует регулярных гравитационных взаимодействий, которые "вышвыривали" бы из него объекты. Это важно, т.к. говорит о том, что пояс Койпера не может быть источником комет, которым его долгое время считали. Надо поискать, откуда приходят кометы, где-нибудь в другом месте.
Возникает вопрос: если так близко к поясу Койпера, практически на его внутренней границе, находится планета-гигант, не оказывает ли она на объекты пояса Койпера гравитационного влияния? Оказывает, и еще какое! Но для того, чтобы узнать, какое именно, нужно познакомиться с понятием орбитального резонанса.
Орбитальный резонанс - это ситуация, когда периоды орбит двух небесных тел относятся как небольшие целые числа. Знатоки музыки сразу навострят ушки: в музыке как небольшие целые числа относятся частоты созвучных друг другу, гармонично звучащих звуков. Что дает нам математическая музыка небесных тел? Резонансные объекты оказывают регулярное, упорядоченное гравитационное влияние друг на друга. Хотя взаимодействие резонансных тел не так существенно, как взаимодействие в системе "планета-спутник" или в двойной системе, все же оно достаточно стабильно и позволяет существенно стабилизировать орбиты, которые в других условиях, вероятно, имели бы куда более хаотичный вид.
Вообще орбитальный резонанс в Солнечной системе - явление отнюдь не исключительное. Далеко ходить за ним не надо - крупнейшие объекты системы после Солнца, Юпитер и Сатурн, находятся в почти точном резонансе 2:5, три галилеевых спутника Юпитера имеют резонанс 1:2:4, уже рассмотренные спутники Плутона - в резонансе 2:3:12. (Вариантом орбитального резонанса является спин-орбитальный резонанс, когда как небольшие целые числа относятся период обращения небесного тела вокруг центрального тела и вокруг своей оси, а уж за таким резонансом вообще никуда ходить не надо, достаточно посмотреть на Луну, которая находится в спин-орбитальном резонансе 1:1.)
Так вот, Плутон, вследствие своих размеров, можно считать, возглавляющий пояс Койпера, находится с Нептуном в орбитальном резонансе 2:3. Да еще у Плутона настолько большой эксцентриситет орбиты, что существует ее отрезок, находящийся к Солнцу ближе орбиты Нептуна (которая почти круговая). Конечно, сами по себе орбиты не пересекаются, т.к. орбита Плутона находится в другой плоскости, так что столкновения планетам не грозят. Собственно, они бы не грозили, даже если бы орбиты пересекались, т.к. орбитальный резонанс настолько стабилен, что он надежно "разводит" планеты по разные стороны точек наибольшего сближения. Плутон никогда не подходит к Нептуну ближе чем на 17 а.е. Даже к Урану он бывает ближе - на расстоянии 11 а.е.
Но Плутоном дело не ограничивается. Целая группа небесных тел находится в различных орбитальных резонансах с Нептуном - 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 или 4:7. Понятно, что небесные тела, находящиеся в одном и том же резонансе с одним и тем же небесным телом, движутся по очень близким орбитам примерно на одном и том же расстоянии от Солнца. Пока что больше всего известно объектов в резонансе 2:3 - таком же, как и Плутон (скорее всего это не случайно). В честь Плутона эти тела называют плутино, среди них есть весьма крупные - Орк и Иксион. По аналогии тела с резонансом 1:2 (делают 1 оборот за 2 оборота Нептуна) называют тутино (от англ. two - два). Область пролегания орбит тутино считается внешней границей пояса Койпера. Имеется также группа тел с резонансом 1:1 - это так называемые троянские астероиды Нептуна, находящиеся в точках Лагранжа его орбиты, на 60 градусов впереди и позади.
Сейчас известно около 150 плутино и 22 других резонансных объекта, но предполагается, что всего подобные объекты могут составлять от 10 до 20% всего пояса Койпера!
Обратите внимание на терминологическую тонкость: не следует путать понятия плутино и плутоид. Что такое плутино, объясняется выше, а плутоид - это любая транснептуновая карликовая планета, в том числе и сам Плутон. Т.е. Плутон (или система Плутон-Харон) - и плутоид, и плутино. Пока других объектов, которые были бы одновременно и плутоидами, и плутино, нет. Если Орк и Иксион станут считаться карликовыми планетами, они тоже будут и плутоидами, и плутино.
Остальные объекты пояса Койпера в орбитальном резонансе с Нептуном не состоят. Их называют классическими объектами пояса Койпера, или странным словом "кьюбивано" - в честь первого такого открытого объекта под лаконичным названием QB1. Орбиты у них аккуратные, почти круговые. Пока что таких объектов известно больше всего - несколько сотен, открывают новые. Самые крупные среди кьюбивано - карликовые планеты Хаумеа и Макемаке, а также кандидаты в карликовые планеты Варуна и Квавар.
Пояс Койпера. Зеленые точки - объекты пояса Койпера.
Рассеянный диск, или Царство раздора
Конечно, таким аккуратным и компактным образованием, как пояс Койпера, транснептуновое население не ограничивается. Сразу за поясом Койпера, частично перекрываясь с ним, находится широкий и толстый "бублик", называемый рассеянным диском.
Именуется он так потому, что считается, что он образовался благодаря гравитационному взаимодействию объектов пояса Койпера с внешними планетами. Из-за этих взаимодействий часть тел перешла на резонансные орбиты, а у части орбиты оказались "расшатаны", трансформированы или даже полностью изменены. Так и возник "рассеянный диск". Он существенно менее упорядочен, чем пояс Койпера, орбиты его объектов зачастую имеют огромный эксцентриситет и могут удаляться от Солнца на несколько сотен а.е. (а в перигелии оказываться внутри пояса Койпера - поэтому и говорится, что пояс Койпера и рассеянный диск перекрываются). Кроме того, углы наклона плоскостей орбит таких объектов к эклиптике могут быть почти любыми.
Возникает логичный вопрос: если благодаря гравитационному влиянию внешних планет часть тел пояса Койпера перешла на более далекие орбиты, не могла ли другая часть перейти на более близкие? Конечно, могла. Это давно известные кентавры - астероиды, обращающиеся вокруг Солнца между Нептуном и Юпитером, т.е. не принадлежащие ни поясу Койпера, ни классическому поясу астероидов. Самым знаменитым из кентавров является известный астероид-комета Хирон. Сейчас считается, что кентавры и объекты рассеянного диска - по сути одного происхождения, беглые "дети" пояса Койпера. У них даже есть общее название, которое отражает этот факт - рассеянные объекты пояса Койпера.
Говорить о точно определенных границах рассеянного диска сложно, на то он и рассеянный. Ни у одного объекта рассеянного диска нет перигелия (ближайшей к Солнцу точки орбиты) ближе 35 а.е. Условно можно считать это внутренней границей рассеянного диска, помня, что его объекты почти всегда обладают очень вытянутыми и часто очень наклонными орбитами, уходя далеко за пределы пояса Койпера в плоскости эклиптики и "поднимаясь" и "опускаясь" над ней.
Возглавляет рассеянный диск уже многократно упоминавшаяся карликовая планета Эрида. Этот весьма немаленький объект, открытый в 2003 году, одно время считался крупнее Плутона, и некоторые астрономы готовы были объявить его десятой планетой Солнечной системы под именем "Зена", в честь героини известного сериала. МАС пресек безобразия, отклассифицировав объект как карликовую планету под наименованием богини раздора из традиционного греко-римского пантеона, очень подходящим властительнице такого неупорядоченного образования, как рассеянный диск.
По новым данным, Эрида считается немного меньше и легче Плутона, но точных доказательств пока не получено, так что по-прежнему остается неизвестным, какая из карликовых планет самая большая. По-видимому, Эрида представляет собой шар из горных пород, покрытый метаново-азотным льдом. Поверхность Эриды серого цвета, имеется что-то вроде метаново-азотной атмосферы, в которой присутствуют газовые течения - аналоги ветров; с осторожностью можно говорить о наличии на Эриде погоды. Имеет спутник Дисномию (нет, не "безымянная", а "беззаконная", в честь богини-спутницы Эриды).
Орбита Эриды, как и большинства объектов рассеянного диска, крайне вытянута. Ближе всего она подходит к Солнцу на 37 а.е. (внутри пояса Койпера, даже весьма близко к орбите Нептуна!), дальше всего отходит от него на 98 а.е. Период обращения Эриды - около 557 лет. Сейчас она находится вблизи своего афелия (т.е. дальше всего от Солнца), поэтому изучать ее нелегко. Будь она поближе, где-нибудь у перигелия, было бы куда легче понять, кто все-таки больше - она или Плутон, да и массу других свойств такого большого объекта можно было бы узнать. Но для этого астрономии придется подождать лет двести - еще одна из многочисленных долгосрочных астрономических задач.
Богиня, привыкшая к холоду, и облако Оорта
Следует иметь в виду, что как бы далеко ни уходили от Солнца небесные тела, принадлежащие рассеянному диску, они все-таки испытывают определенное гравитационное влияние внешних планет, и прежде всего Нептуна. Предположительно, могут даже наблюдаться слабенькие орбитальные резонансы вида 6:11 или 5:12.
Именно поэтому еще один замечательный объект, в настоящее время находящийся в границах рассеянного диска, причислять к нему отказываются. Речь идет о знаменитой в последнее время Седне - еще одному кандидату в карликовые планеты, названному в честь эскимосской богини морских зверей. Ее афелий расположен почти в тысяче астрономических единиц от Солнца! Конечно, ни о каком гравитационном влиянии Нептуна на Седну и речи нет. И к поясу Койпера она не имеет никакого отношения. Похоже, что Седна относится к еще более далекой области Солнечной системы - настолько далекой, что прямых инструментальных подтверждений ее существования до сих пор не получено. Речь идет о гипотетическом облаке Оорта - сферической области, охватывающей всю Солнечную систему вплоть до ее гравитационных границ.
Об облаке Оорта мы не знаем ничего. Косвенным подтверждением его существования являются кометы, особенно долгопериодические, потому что больше им взяться просто неоткуда - ближе уже все осмотрели и ни одного подходящего источника комет не нашли. По данным, полученным при изучении комет, можно предполагать, что многие объекты облака Оорта состоят из аммиачных и метановых льдов. Из общих соображений, облако Оорта является остатком протопланетного диска, т.е. той самой грандиозной свалкой, куда еще на первых порах существования Солнечной системы мощной гравитацией планет-гигантов выметен весь "строительный мусор", оставшийся после формирования планет. Отдельные фрагменты этого мусора и приходят к нам в виде комет или, возможно, некоторых астероидов-кентавров.
Откуда берутся кометы? Считается, что это - привет внутренней части Солнечной системы от внешней Вселенной. Внешняя граница облака Оорта находится на самом пределе гравитационного влияния Солнца, там, где уже заметно влияние других звезд или всей Галактики. Там мелкие небесные тела находятся на крайне неустойчивых орбитах, с которых они могут быть легко сорваны даже небольшим гравитационным возмущением, пришедшим откуда-то издалека, и отправлены внутрь Солнечной системы. Если они каменные, получаются астероиды-кентавры. Если они ледяные и подходят достаточно близко к Солнцу, то возникают кометы. Если такой "сорвавшийся с внешней орбиты" объект состоит из смеси камня и льда, получается астероид-комета, по типу Хирона.
Но если внешние объекты облака Оорта могут срываться внутрь Солнечной системы, наверно, они могут срываться и наружу? Наверняка. Но тогда они навсегда покидают Солнечную систему, и мы вряд ли о них что-нибудь узнаем. Разве что они прибудут в результате в систему Альфа Центавра (напоминаю, что сферы гравитационного влияния Солнца и системы Альфа Центавра пересекаются!), а мы когда-нибудь установим контакт с тамошними жителями.
Облако Оорта и пояс Койпера
Таким образом, получается, что из-за такой неустойчивой гравитации облако Оорта постоянно исчерпывается и, по идее, должно было бы уже исчезнуть за прошедшие со времен Великой Планетной Стройки миллиарды лет. Но считается, что внутри крайне рассеянного сферического "внешнего облака Оорта" существует еще и "внутреннее", намного более плотное, в форме тора (т.е. все того же бублика, как и пояс Койпера и рассеянный диск), концентрирующегося к плоскости эклиптики, что довольно неплохо видно на приведенном рисунке. Это внутреннее облако Оорта называется также "облаком Хиллса". Именно оно является источником пополнения внешнего облака Оорта. Прямых доказательств его существования нет, но... считается, что именно к нему относится Седна.
Пока что Седна и еще три некрупных объекта, находящихся примерно на том же расстоянии от Солнца - все, что мы действительно смогли наблюдать из облака Оорта нашей системы, если они действительно к нему относятся. Но... я встречала упоминания, что на современнейших телескопах удалось увидеть (т.е. сфотографировать) облака Оорта некоторых других звездных систем. В принципе,
если мы ухитряемся сфотографировать экстрасолнечные планеты, что мешает фотографировать облака Оорта, которые намного больше? Да, конечно, они существенно менее плотные и яркие, но тем не менее. По форме этих экстрасолнечных облаков Оорта даже ухитряются пытаться оценивать, что там внутри происходит.
Уффф... Наконец сама разобралась, кто там за орбитой Нептуна на ком стоял. Захочешь в чем-то разобраться, прочти по нему спецкурс.
Я обещала статью про транснептуновые объекты, я ее написала. Дракон сказал - дракон сделал. На год позже, да.
Скандал в благородном семействе, или Как планету должности лишили
В 2006 году произошло нечто беспрецедентное: в Солнечной системе стало на одну планету меньше. Что же произошло? Планета взорвалась? Рассеялась в пространстве? Была украдена инопланетянами?
Да нет, никакой космической катастрофы не произошло. Не произошло и "закрытия" планеты - бывало порой, что за "новооткрытый" объект принималась какая-нибудь иллюзия или погрешность измерений, и объекты "закрывали", но старый добрый Плутон никуда не девался и по-прежнему продолжает мирно вращаться по своей далекой холодной орбите. Наоборот, причиной изгнания Плутона из семейства планет стали... новые открытия.
читать дальше
Проще говоря, там, в окрестностях Плутона, открыли приличную кучу новых объектов, некоторые из которых были сравнимы с Плутоном по размерам. И была обещана еще большая куча, потому что наблюдательная техника наконец развилась до такого состояния, чтобы уверенно обнаруживать объекты примерно плутонова размера и альбедо, находящиеся на плутоновом расстоянии (Плутон в свое время был открыт только потому, что астрономам ну очень хотелось найти ту каменюку, которая вносит странности в орбиту Нептуна). В свое время астроном Койпер предположил, что за орбитой Нептуна находится еще один пояс астероидов, из которого приходят короткопериодические кометы. И вот, пожалуйста, в конце двадцатого века пояс Койпера появился перед глазами астрономов во весь рост. И Плутон уже не выглядел "отдельно летающей" планетой, а оказался чем-то вроде Цереры - просто крупнейший объект в весьма многочисленном вокругсолнечном кольце...
Добило астрономов открытие Эриды - объекта размерами чуть ли не больше Плутона. Если дальше пойдет такими темпами, подумали астрономы, что ж, каждую здоровенную транснептуновую каменюку в планеты записывать? Нееет, решил Международный астрономический союз.
Вообще-то однажды уже случалась подобная история - в 1802 году годом ранее открытую Цереру, считавшуюся честной планетой, перевели в астероиды, потому что поток новооткрытых астероидов хлынул как из ведра. Можно было бы по аналогии и Плутон в астероиды перевести, но... как-то неприлично это было по отношению к Плутону. Столько лет он "работал" планетой, да не простой, а самой далекой от Солнца; у него имеется собственная атмосфера; и к тому же спутники! Нет, в принципе астероиды со спутниками известны, но чтобы с тремя сразу, да еще один из них такой здоровенный, что аж общий барицентр за пределы планеты вытащил и приливным трением взаимное вращение остановил - такого нет! Нет, не лез такой почтенный, серьезный и ответственный объект в легкомысленные астероиды. Но что делать-то?
Самым рациональным решением МАС счел следующее. Если Плутон не планета и не астероид, значит, он что-то третье. А раз этой третьей категории нет, значит, ее нужно придумать. Проблем-то! Нарисуем - будем жить! И возникло новое понятие "карликовая планета".
Конечно, вот так взять с бухты-барахты и ввести новое понятие было бы неприлично. Понятие научное, а значит, требует определения. Определение ввели такое:
- Если объект вращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу, чтобы поддерживать гидростатическое равновесие (равновесие между внутренним давлением и силами гравитации) и в результате обрел шарообразную форму, а также собственной гравитацией расчистил район своей орбиты от мелких тел, значит, это планета;
- Если объект вращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу, чтобы поддерживать гидростатическое равновесие, и в результате обрел шарообразную форму, но не сумел собственной гравитацией расчистить район своей орбиты от мелких тел, это карликовая планета;
- Если объект вращается вокруг Солнца, но не имеет достаточную массу, чтобы поддерживать гидростатическое равновесие и в результате обрести шарообразную форму, значит, это малая планета, или астероид;
- Если объект вращается вокруг объекта, вращающегося вокруг Солнца, значит, это спутник.
Понятно, что все классические планеты от Меркурия до Нептуна по этому определению так планетами и остаются; а вот Плутон сплоховал - не сумел расчистить окрестности своей орбиты, т.к. пояс Койпера никуда не делся. Поэтому бедолагу с позором выгнали из благородного семейства планет и объявили карликовой планетой.
Но в этом семействе "недопланет" Плутон оказался не один. Туда сразу же зачислили Эриду - главную "виновницу скандала" и... старую добрую Цереру, вот уже больше двух веков числившуюся астероидом, потому что Церера вполне себе шарообразна. Похоже, что Церера - единственная, кто "выиграл" от этой перестановки - карликовая планета все же круче астероида, так что Цереру "повысили в должности".
Надо отметить, что практически сразу же в кандидаты в карликовые планеты были записаны еще два крупных свежеоткрытых объекта пояса Койпера с красивыми именами Макемаке и Хаумеа. Что за необычные названия, спросите вы. Кто такие Церера, Плутон и Эрида - более-менее понятно, а что это за новые божества заселили небесные пространства? Это действительно божества. Просто решили, что на карликовые планеты греко-римской мифологии может не хватить, и стали называть их именами богов из разных других экзотических мифологий. Хаумеа пришла из гавайской мифологии, Макемаке - из мифов острова Рапануи. В 2008 году этих кандидатов перевели в полноправные карликовые планеты, хотя надо отметить, что Хаумеа имеет крайне своеобразную для планет (в том числе карликовых) форму - она изящно вытянута. Тем не менее, причиной этой деформации считается очень быстрое вращение, а в наличии внутреннего гидростатического равновесия Хаумее не отказывают.
Что же получилось - количество планет в Солнечной системе увеличилось или уменьшилось? А это как посмотреть. Количество "настоящих" планет действительно уменьшилось, и самой далекой от Солнца "настоящей" планетой теперь считается Нептун. Но зато появилось целых пять карликовых планет, которые, конечно, не так круты, как истинные планеты, но далеко не астероиды!
К тому же сейчас обсуждается статус еще нескольких далеких от Солнца объектов, самые знаменитые из которых Орк, Седна и Квавар. А также под вопросом оказался статус трех следующих за Церерой классических астероидов - Паллады, Юноны и Весты: если выяснится, что их форма определяется тем самым гидростатическим равновесием, они тоже автоматом окажутся карликовыми планетами. Если так пойдет дальше, то число известных карликовых планет обещает превысить число настоящих планет в самое ближайшее время!
Запредельный перевозчик и другие подручные карликов
У некоторых карликовых планет имеются спутники. И хотя большинство из них - классические захваченные астероиды, интересен и сам факт их наличия - значит, гравитация центральных тел достаточно серьезна, чтобы захватить и удержать довольно крупные объекты - и сами по себе некоторые из них.
Конечно, самый необычный и знаменитый из спутников карликовых планет - это Харон. По поводу этого небесного тела в астрономии споры не прекращаются. Во-первых, никакой это не астероид, штука судя по всему вполне круглая и размера вполне приличного. Да настолько приличного (одна восьмая массы Плутона!), что, во-первых, в результате приливного трения не только сам смотрит на свою планету одной и той же стороной (как наша Луна), но и от самого Плутона добился того же! Вращаются они, "не отводя глаз друг от друга", как будто ниточкой связанные за центры обращенных друг к другу полушарий.
К тому же вращаются вокруг точки, которая находится вне Плутона. Мы как привыкли? Планета вращается вокруг своей оси, а спутник - вокруг планеты. На самом деле мы прекрасно знаем, что и планета, и спутник вращаются вокруг барицентра (центра тяжести) системы, просто абсолютно во всех известных нам случаях этот барицентр находится внутри планеты. Во всех - кроме системы Плутон-Харон. Эти двое вращаются вокруг некоей точки, находящейся в космосе между Плутоном и Хароном.
Это вызвало споры, не стоит ли прекратить вообще рассматривать Харон как спутник Плутона и не обозвать ли все это двойной планетой. Очень уж похоже на сравнимые по массе двойные звезды. Вообще-то, будь в Солнечной системе еще хоть одна такая пара, наверно, понятие двойной планеты уже бы ввели. Но пока она известна такая одна, выделять ее в отдельную категорию как-то не хочется. Поэтому астрономы вяло ругаются, а Плутон с Хароном слушают да вращаются.
Плутон и Харон
Харон был открыт в 1978 году, и с тех пор считался единственным спутником Плутона, пока в 2005 году великий поставщик астрономических открытий - космический телескоп Хаббл - не подарил нам еще два спутника Плутона, названных Никс (по-русски Никта, совершенно непонятно почему, т.к. по латыни Nix - это снега, а не никто) и Гидра. Это маленькие объекты, типичные захваченные астероиды, вращающиеся на "внешних", достаточно далеких от планеты орбитах.
Но на этом история со спутниками Плутона не закончилась. Прямо в июле этого года "Хаббл", которого уже собрались отправлять на покой, взял и заснял еще один спутник запредельного божества - не более 30 км в диаметре!
Плутон - отнюдь не монополист по спутникам среди карликовых планет. У грозной богини ругани Эриды имеется спутник Дисномия (что переводится как "беззаконие", но космическим законам вполне подчиняется), у изящно вытянутой Хаумеи - два спутника с красивыми гавайскими названиями Хииака и Намака.
Хаумеа, Хииака и Намака (рисунок)
Транснептуновые объекты, или Великая Космическая Свалка
Долгое время орбита Плутона условно считалась внешней границей Солнечной системы. С тех пор стало ясно, что так просто отделаться не получится, потому что "откуда-то" приходили кометы, которые тоже являются членами Солнечной системы, потому что гравитация Солнца распространяется на гораздо большие расстояния, чем орбита Плутона, и т.д. А с тех пор, как пояс Койпера был обнаружен непосредственно, и вовсе неприлично стало говорить о каких-то границах, связанных с орбитами планет. Поэтому границу Солнечной системы условно ставят туда, где давление солнечного ветра уравновешивается давлением звездного ветра (район 1-2 световых лет - между прочим, 2 световых года это половина пути до Альфа Центавра, а система Альфа Центавра потяжелее и поярче Солнца будет, так что, похоже, системы-то наши пересекаются!). А поскольку радиус орбиты Нептуна - всего-то 30 астрономических единиц, то получается, что часть Солнечной системы, выходящая за пределы планетных орбит, по объему куда больше, чем привычная нам околосолнечная область обитания планет! А что там, за орбитой Нептуна?
Все твердые космические тела, которые находятся в этой весьма огромной по нашим понятиям области, назвали общим понятием "Транснептуновые объекты". Надо понимать, что количество и разнообразие транснептуновых объектов огромно, это уже ясно, но изучать их очень сложно. Объекты там небольшие (самое большое, что там есть - это карликовые планеты), альбедо у них зачастую тоже не слишком большое, гравитационные взаимодействия не слишком сильны и в результате наличия большого количества сравнимых по массе объектов запутаны так, что компьютер свихнется... короче, обнаруживать и изучать звезды намного легче, чем все это месиво ледяных и каменных обломков, наблюдающееся за пределами орбит больших планет. Чем астрономы в последние века и занимались. И только в конце двадцатого века астрономическая техника дошла до такого уровня, чтобы уверенно обнаруживать транснептуновые объекты и исследовать их. И только сейчас накопилось достаточно фактов, чтобы как-то их систематизировать и делать какие-то выводы.
Прежде всего, давно понятно, что именно где-то там, на границах Солнечной системы, имеется огромная свалка строительного мусора. Да-да, того самого мусора, который остался от тех времен, когда гравитация юного Солнца формировала планеты, и который потом эти самые планеты, в первую очередь Юпитер, безжалостно выбрасывали со своих уютных орбит. Посмотрите ночью, какое прозрачное у нас пространство! Ну да, в августе метеоры падают, но так-то все чистенько, убрано, никакого небесного мусора и метеоритных бомбардировок. Гравитация Юпитера и родной планеты позаботилась. Но надо же понимать, что на построение планет пошел далеко не весь материал протопланетного диска - посмотрите хоть на пояс астероидов, где большой планеты нет, там осталось много-много летающей мелочи, а у нас ничего подобного. Куда-то ведь все это делось? Небрежные хозяйки, как известно, заметают мусор с середины комнаты в углы и под плинтусы; планеты поступили аналогично, отправив свой мусор к пределам Солнечной системы. Правда, они-то не небрежны и преспокойно выкинули бы все это за пределы Солнечной системы, да гравитация Солнца не позволяет.
И вот наконец у нас появилась возможность выяснить, как эта свалка выглядит и как она устроена.
Пояс Койпера и орбитальный резонанс
Ближе всего, практически сразу за орбитой Нептуна, расположен пояс Койпера. Это - аналог привычного нам пояса астероидов, только раз в 20 шире и намного превосходит его по общей массе, простираясь от 30 до 55 а.е. от Солнца. Как и пояс астероидов, пояс Койпера можно считать складом строительных остатков, оставшихся после формирования Солнечной системы; но в поясе астероидов преобладают объекты, состоящие из камня (горных пород) и металлов, а в поясе Койпера - из замороженных летучих веществ: аммиака, метана и воды, которые астрономы предпочитают называть льдами. Таким образом, пояс Койпера - это самое настоящее ледяное царство.
Самым крупным объектом пояса Койпера является Плутон. Эта карликовая планета состоит из смеси горных пород и льдов, и окажись она поближе к Солнцу, здоровенная получилась бы комета. А так благодаря испарению метана под действием солнечного излучения Плутон имеет собственную атмосферу, которая непрерывно "подпитывается" с поверхности планеты. Кроме Плутона, в состав пояса Койпера входят еще две карликовые планеты - те самые Хаумеа и Макемаке, а также ряд кандидатов в оные - Орк, Квавар, Варуна, Иксион и некоторые другие.Имеется также подозрение, что спутник Нептуна Тритон, по размерам чуть-чуть побольше Плутона, но по строению очень уж на него похожий, был в свое время захвачен планетой-гигантом из пояса Койпера. А где Эрида и кандидат в карликовые планеты Седна? Об этом чуть позже.
Пояс Койпера несколько "утолщен". Известно, что орбиты всех планет лежат практически в одной и той же плоскости, с точки зрения земного наблюдателя соответствующей плоскости движения Солнца по небу (плоскость эклиптики). Объекты пояса Койпера могут "выбиваться" из этой плоскости, иметь орбиты, расположенные под некоторым углом к ней. Тот же Плутон имеет довольно заметный наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики.
Установлено, что пояс Койпера динамически стабилен, т.е. не существует регулярных гравитационных взаимодействий, которые "вышвыривали" бы из него объекты. Это важно, т.к. говорит о том, что пояс Койпера не может быть источником комет, которым его долгое время считали. Надо поискать, откуда приходят кометы, где-нибудь в другом месте.
Возникает вопрос: если так близко к поясу Койпера, практически на его внутренней границе, находится планета-гигант, не оказывает ли она на объекты пояса Койпера гравитационного влияния? Оказывает, и еще какое! Но для того, чтобы узнать, какое именно, нужно познакомиться с понятием орбитального резонанса.
Орбитальный резонанс - это ситуация, когда периоды орбит двух небесных тел относятся как небольшие целые числа. Знатоки музыки сразу навострят ушки: в музыке как небольшие целые числа относятся частоты созвучных друг другу, гармонично звучащих звуков. Что дает нам математическая музыка небесных тел? Резонансные объекты оказывают регулярное, упорядоченное гравитационное влияние друг на друга. Хотя взаимодействие резонансных тел не так существенно, как взаимодействие в системе "планета-спутник" или в двойной системе, все же оно достаточно стабильно и позволяет существенно стабилизировать орбиты, которые в других условиях, вероятно, имели бы куда более хаотичный вид.
Вообще орбитальный резонанс в Солнечной системе - явление отнюдь не исключительное. Далеко ходить за ним не надо - крупнейшие объекты системы после Солнца, Юпитер и Сатурн, находятся в почти точном резонансе 2:5, три галилеевых спутника Юпитера имеют резонанс 1:2:4, уже рассмотренные спутники Плутона - в резонансе 2:3:12. (Вариантом орбитального резонанса является спин-орбитальный резонанс, когда как небольшие целые числа относятся период обращения небесного тела вокруг центрального тела и вокруг своей оси, а уж за таким резонансом вообще никуда ходить не надо, достаточно посмотреть на Луну, которая находится в спин-орбитальном резонансе 1:1.)
Так вот, Плутон, вследствие своих размеров, можно считать, возглавляющий пояс Койпера, находится с Нептуном в орбитальном резонансе 2:3. Да еще у Плутона настолько большой эксцентриситет орбиты, что существует ее отрезок, находящийся к Солнцу ближе орбиты Нептуна (которая почти круговая). Конечно, сами по себе орбиты не пересекаются, т.к. орбита Плутона находится в другой плоскости, так что столкновения планетам не грозят. Собственно, они бы не грозили, даже если бы орбиты пересекались, т.к. орбитальный резонанс настолько стабилен, что он надежно "разводит" планеты по разные стороны точек наибольшего сближения. Плутон никогда не подходит к Нептуну ближе чем на 17 а.е. Даже к Урану он бывает ближе - на расстоянии 11 а.е.
Но Плутоном дело не ограничивается. Целая группа небесных тел находится в различных орбитальных резонансах с Нептуном - 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 или 4:7. Понятно, что небесные тела, находящиеся в одном и том же резонансе с одним и тем же небесным телом, движутся по очень близким орбитам примерно на одном и том же расстоянии от Солнца. Пока что больше всего известно объектов в резонансе 2:3 - таком же, как и Плутон (скорее всего это не случайно). В честь Плутона эти тела называют плутино, среди них есть весьма крупные - Орк и Иксион. По аналогии тела с резонансом 1:2 (делают 1 оборот за 2 оборота Нептуна) называют тутино (от англ. two - два). Область пролегания орбит тутино считается внешней границей пояса Койпера. Имеется также группа тел с резонансом 1:1 - это так называемые троянские астероиды Нептуна, находящиеся в точках Лагранжа его орбиты, на 60 градусов впереди и позади.
Сейчас известно около 150 плутино и 22 других резонансных объекта, но предполагается, что всего подобные объекты могут составлять от 10 до 20% всего пояса Койпера!
Обратите внимание на терминологическую тонкость: не следует путать понятия плутино и плутоид. Что такое плутино, объясняется выше, а плутоид - это любая транснептуновая карликовая планета, в том числе и сам Плутон. Т.е. Плутон (или система Плутон-Харон) - и плутоид, и плутино. Пока других объектов, которые были бы одновременно и плутоидами, и плутино, нет. Если Орк и Иксион станут считаться карликовыми планетами, они тоже будут и плутоидами, и плутино.
Остальные объекты пояса Койпера в орбитальном резонансе с Нептуном не состоят. Их называют классическими объектами пояса Койпера, или странным словом "кьюбивано" - в честь первого такого открытого объекта под лаконичным названием QB1. Орбиты у них аккуратные, почти круговые. Пока что таких объектов известно больше всего - несколько сотен, открывают новые. Самые крупные среди кьюбивано - карликовые планеты Хаумеа и Макемаке, а также кандидаты в карликовые планеты Варуна и Квавар.
Пояс Койпера. Зеленые точки - объекты пояса Койпера.
Рассеянный диск, или Царство раздора
Конечно, таким аккуратным и компактным образованием, как пояс Койпера, транснептуновое население не ограничивается. Сразу за поясом Койпера, частично перекрываясь с ним, находится широкий и толстый "бублик", называемый рассеянным диском.
Именуется он так потому, что считается, что он образовался благодаря гравитационному взаимодействию объектов пояса Койпера с внешними планетами. Из-за этих взаимодействий часть тел перешла на резонансные орбиты, а у части орбиты оказались "расшатаны", трансформированы или даже полностью изменены. Так и возник "рассеянный диск". Он существенно менее упорядочен, чем пояс Койпера, орбиты его объектов зачастую имеют огромный эксцентриситет и могут удаляться от Солнца на несколько сотен а.е. (а в перигелии оказываться внутри пояса Койпера - поэтому и говорится, что пояс Койпера и рассеянный диск перекрываются). Кроме того, углы наклона плоскостей орбит таких объектов к эклиптике могут быть почти любыми.
Возникает логичный вопрос: если благодаря гравитационному влиянию внешних планет часть тел пояса Койпера перешла на более далекие орбиты, не могла ли другая часть перейти на более близкие? Конечно, могла. Это давно известные кентавры - астероиды, обращающиеся вокруг Солнца между Нептуном и Юпитером, т.е. не принадлежащие ни поясу Койпера, ни классическому поясу астероидов. Самым знаменитым из кентавров является известный астероид-комета Хирон. Сейчас считается, что кентавры и объекты рассеянного диска - по сути одного происхождения, беглые "дети" пояса Койпера. У них даже есть общее название, которое отражает этот факт - рассеянные объекты пояса Койпера.
Говорить о точно определенных границах рассеянного диска сложно, на то он и рассеянный. Ни у одного объекта рассеянного диска нет перигелия (ближайшей к Солнцу точки орбиты) ближе 35 а.е. Условно можно считать это внутренней границей рассеянного диска, помня, что его объекты почти всегда обладают очень вытянутыми и часто очень наклонными орбитами, уходя далеко за пределы пояса Койпера в плоскости эклиптики и "поднимаясь" и "опускаясь" над ней.
Возглавляет рассеянный диск уже многократно упоминавшаяся карликовая планета Эрида. Этот весьма немаленький объект, открытый в 2003 году, одно время считался крупнее Плутона, и некоторые астрономы готовы были объявить его десятой планетой Солнечной системы под именем "Зена", в честь героини известного сериала. МАС пресек безобразия, отклассифицировав объект как карликовую планету под наименованием богини раздора из традиционного греко-римского пантеона, очень подходящим властительнице такого неупорядоченного образования, как рассеянный диск.
По новым данным, Эрида считается немного меньше и легче Плутона, но точных доказательств пока не получено, так что по-прежнему остается неизвестным, какая из карликовых планет самая большая. По-видимому, Эрида представляет собой шар из горных пород, покрытый метаново-азотным льдом. Поверхность Эриды серого цвета, имеется что-то вроде метаново-азотной атмосферы, в которой присутствуют газовые течения - аналоги ветров; с осторожностью можно говорить о наличии на Эриде погоды. Имеет спутник Дисномию (нет, не "безымянная", а "беззаконная", в честь богини-спутницы Эриды).
Орбита Эриды, как и большинства объектов рассеянного диска, крайне вытянута. Ближе всего она подходит к Солнцу на 37 а.е. (внутри пояса Койпера, даже весьма близко к орбите Нептуна!), дальше всего отходит от него на 98 а.е. Период обращения Эриды - около 557 лет. Сейчас она находится вблизи своего афелия (т.е. дальше всего от Солнца), поэтому изучать ее нелегко. Будь она поближе, где-нибудь у перигелия, было бы куда легче понять, кто все-таки больше - она или Плутон, да и массу других свойств такого большого объекта можно было бы узнать. Но для этого астрономии придется подождать лет двести - еще одна из многочисленных долгосрочных астрономических задач.
Богиня, привыкшая к холоду, и облако Оорта
Следует иметь в виду, что как бы далеко ни уходили от Солнца небесные тела, принадлежащие рассеянному диску, они все-таки испытывают определенное гравитационное влияние внешних планет, и прежде всего Нептуна. Предположительно, могут даже наблюдаться слабенькие орбитальные резонансы вида 6:11 или 5:12.
Именно поэтому еще один замечательный объект, в настоящее время находящийся в границах рассеянного диска, причислять к нему отказываются. Речь идет о знаменитой в последнее время Седне - еще одному кандидату в карликовые планеты, названному в честь эскимосской богини морских зверей. Ее афелий расположен почти в тысяче астрономических единиц от Солнца! Конечно, ни о каком гравитационном влиянии Нептуна на Седну и речи нет. И к поясу Койпера она не имеет никакого отношения. Похоже, что Седна относится к еще более далекой области Солнечной системы - настолько далекой, что прямых инструментальных подтверждений ее существования до сих пор не получено. Речь идет о гипотетическом облаке Оорта - сферической области, охватывающей всю Солнечную систему вплоть до ее гравитационных границ.
Об облаке Оорта мы не знаем ничего. Косвенным подтверждением его существования являются кометы, особенно долгопериодические, потому что больше им взяться просто неоткуда - ближе уже все осмотрели и ни одного подходящего источника комет не нашли. По данным, полученным при изучении комет, можно предполагать, что многие объекты облака Оорта состоят из аммиачных и метановых льдов. Из общих соображений, облако Оорта является остатком протопланетного диска, т.е. той самой грандиозной свалкой, куда еще на первых порах существования Солнечной системы мощной гравитацией планет-гигантов выметен весь "строительный мусор", оставшийся после формирования планет. Отдельные фрагменты этого мусора и приходят к нам в виде комет или, возможно, некоторых астероидов-кентавров.
Откуда берутся кометы? Считается, что это - привет внутренней части Солнечной системы от внешней Вселенной. Внешняя граница облака Оорта находится на самом пределе гравитационного влияния Солнца, там, где уже заметно влияние других звезд или всей Галактики. Там мелкие небесные тела находятся на крайне неустойчивых орбитах, с которых они могут быть легко сорваны даже небольшим гравитационным возмущением, пришедшим откуда-то издалека, и отправлены внутрь Солнечной системы. Если они каменные, получаются астероиды-кентавры. Если они ледяные и подходят достаточно близко к Солнцу, то возникают кометы. Если такой "сорвавшийся с внешней орбиты" объект состоит из смеси камня и льда, получается астероид-комета, по типу Хирона.
Но если внешние объекты облака Оорта могут срываться внутрь Солнечной системы, наверно, они могут срываться и наружу? Наверняка. Но тогда они навсегда покидают Солнечную систему, и мы вряд ли о них что-нибудь узнаем. Разве что они прибудут в результате в систему Альфа Центавра (напоминаю, что сферы гравитационного влияния Солнца и системы Альфа Центавра пересекаются!), а мы когда-нибудь установим контакт с тамошними жителями.
Облако Оорта и пояс Койпера
Таким образом, получается, что из-за такой неустойчивой гравитации облако Оорта постоянно исчерпывается и, по идее, должно было бы уже исчезнуть за прошедшие со времен Великой Планетной Стройки миллиарды лет. Но считается, что внутри крайне рассеянного сферического "внешнего облака Оорта" существует еще и "внутреннее", намного более плотное, в форме тора (т.е. все того же бублика, как и пояс Койпера и рассеянный диск), концентрирующегося к плоскости эклиптики, что довольно неплохо видно на приведенном рисунке. Это внутреннее облако Оорта называется также "облаком Хиллса". Именно оно является источником пополнения внешнего облака Оорта. Прямых доказательств его существования нет, но... считается, что именно к нему относится Седна.
Пока что Седна и еще три некрупных объекта, находящихся примерно на том же расстоянии от Солнца - все, что мы действительно смогли наблюдать из облака Оорта нашей системы, если они действительно к нему относятся. Но... я встречала упоминания, что на современнейших телескопах удалось увидеть (т.е. сфотографировать) облака Оорта некоторых других звездных систем. В принципе,
если мы ухитряемся сфотографировать экстрасолнечные планеты, что мешает фотографировать облака Оорта, которые намного больше? Да, конечно, они существенно менее плотные и яркие, но тем не менее. По форме этих экстрасолнечных облаков Оорта даже ухитряются пытаться оценивать, что там внутри происходит.
Уффф... Наконец сама разобралась, кто там за орбитой Нептуна на ком стоял. Захочешь в чем-то разобраться, прочти по нему спецкурс.
@темы: астрономия и астрология