Ученые приблизились к разгадке происхождения загадочных «снеговиков» в поясе Койпера и получили новые доказательства того, как формировались одни из самых древних тел Солнечной системы. Об этом сообщает The Guardian.

Речь идет об объекте Arrokoth — самом далеком и примитивном небесном теле, когда-либо изученном космическим аппаратом с Земли. Он был подробно исследован зондом New Horizons во время полета в 2019 году. Аррокот находится в поясе Койпера — огромном кольце ледяных тел за орбитой Нептуна, где сосредоточены карликовые планеты, кометы и планетезимали — «зародыши» будущих планет.

Аррокот привлек внимание своей необычной формой: он напоминает снеговика или арахис, поскольку состоит из двух соединенных долей. По оценкам астрономов, от 10 до 25% объектов пояса Койпера имеют такую двойную структуру. Долгое время предполагалось, что обе части Аррокота сформировались одновременно и «мягко», без разрушительных столкновений, в результате процесса, известного как гравитационный коллапс. Однако детали этого механизма оставались предметом споров.

Теперь группа исследователей провела серию компьютерных симуляций, которые показали, что гравитационный коллапс действительно способен формировать подобные двойные объекты. Ученые смоделировали поведение облака «гальки» — скопления твердых частиц в протопланетном диске молодой Солнечной системы. Согласно гипотезе, миллиарды лет назад такие вращающиеся облака постепенно сжимались под действием собственной гравитации, образуя комки вещества — планетезимали. В рамках нового исследования было проведено 54 симуляции с облаком из 100 тысяч частиц радиусом около 2 км каждая — это упрощенная модель реального процесса, где частиц было бы значительно больше и они были бы гораздо меньше по размеру.

Результаты показали, что в некоторых случаях внутри облака формировались два небольших тела, которые начинали вращаться друг вокруг друга. Со временем их орбита постепенно сокращалась, и при скорости столкновения около пяти метров в секунду или ниже они мягко соприкасались и сливались, образуя так называемую «контактную двойную систему» — объект с двумя долями. Некоторые полученные в модели структуры поразительно напоминали Аррокот.

Ключевым отличием новой работы стало учет физики контакта частиц — того, как они «укладываются» друг на друга при соприкосновении. В предыдущих моделях этот фактор игнорировался, и расчеты показывали, что при столкновении образуется одно более крупное и почти сферическое тело. Новые данные демонстрируют, что мягкое слияние возможно и естественно в условиях ранней Солнечной системы. Исследование также усиливает более широкую гипотезу о том, что большинство планетезималей формировались именно через гравитационный коллапс, а не через серию случайных жестких столкновений.

Однако у ученых остаются вопросы. Симуляции показали, что лишь около 4% объектов могли сформироваться как «контактные двойники», тогда как наблюдения с помощью телескопов указывают на более высокую долю таких тел в поясе Койпера. Ученые предполагают, что либо природа использует и другие механизмы формирования, либо более сложные модели в будущем помогут сократить разрыв между расчетами и реальными наблюдениями.

Тем не менее результаты дают редкую возможность «увидеть» процесс рождения планетезималей почти от начала до конца — и приблизиться к пониманию того, как из облака космической пыли возникли первые строительные блоки планет.

buradaki / Shutterstock / Fotodom