Астронет: Александр Козловский Транснептуновый астероид или планета? http://variable-stars.ru/db/msg/1211463

Транснептуновый астероид или планета?
7.02.2006 22:32 | Александр Козловский

История обнаружения малых планет за орбитой Нептуна начинается с 1992 года. С этого времени, благодаря современному высокочувствительному оборудованию, астрономы начали находить небольшие объекты за орбитой Плутона, подтверждая тем самым существующую уже 40 лет гипотезу астрономов Kenneth Edgeworth (1880-1972) и Gerard P. Kuiper (1905-1973), согласно которой за Нептуном существует целый пояс малых планет. Пояса Койпера представляет собой кольцо из астероидов, подобное астероидному поясу между орбитами Марса и Юпитера, и содержит объекты, возраст которых сравним с возрастом нашей планетной системы (около 4,5 миллиардов лет). На своих далеких орбитах астероиды смогли выжить и сохраниться, избежав гравитационной чистки аналогичных объектов большими планетами во внутренней Солнечной системе. Тем не менее, некоторые объекты пояса Койпера все еще иногда отклоняются от своих орбит, чтобы войти во внутреннюю Солнечную систему в виде короткопериодических комет. Всего пояс Койпера насчитывает около 100000 объектов за Нептуном на расстояниях свыше 4-х миллиардов километров от Солнца или свыше 30 астрономический единиц. Эти объекты находятся на стабильных орбитах с периодами около 300 и более лет. На данное время известно свыше 700 таких объектов.

В 2003 году был обнаружен новый небесный объект. Открытие было сделано астрономом Mike Brown и его коллегами из Калифорнийского Технологического Института с использованием широкоугольной цифровой камеры, специально предназначенной для обзора неба с целью поиска планет в оптическом диапазоне. На нескольких снимках обзора ученые обнаружили медленно перемещающийся относительно звезд объект. По этим фотографиям удалось вычислить положение объекта в пространстве, а также его орбиту.

Вычисление орбиты нового объекта показало, что подобно далекому Плутону, Ксена (так назвали объект, который числится в каталогах под номером 2003 UB 313) - одно из ледяных тел за орбитой Нептуна в поясе Койпера. Согласно расчетам астрономов, Ксена (Xena) - наиболее отдаленный объект в Солнечной системе из всех наблюдаемых до настоящего времени небесных тел в окрестностях Солнца. Он обращается по вытянутой орбите с большим эксцентриситетом, совершает один оборот вокруг Солнца за 557 лет, а максимальное удаление от Солнца (в афелии) составляет 97 астрономических единиц, т.е. почти в два раза дальше точки афелии орбиты Плутона. Наклонение орбиты Ксены к плоскости эклиптики составляет 45 градусов, что тоже выходит за рамки параметров орбит обычных планет. Орбитальные элементы астероида были вычислены без особого труда, но определить размер объекта сразу не представилось возможным, хотя, судя по яркости нового небесного тела, ученые предположили, что этот астероид больше по размерам, чем Плутон. Предположение о том, что 2003 UB 313 больше Плутона взбудоражило умы ученых, но сведения о диаметре объекта могли быть получены, лишь основываясь на количестве отраженного света (альбедо), а эта величина определяется одновременно площадью и материалом поверхности. Поскольку ни о форме 2003 UB 313, ни о его химическом составе ничего не известно, оценка диаметра различных наблюдателей страдала большой погрешностью.

И все же точный диаметр новоиспеченной планеты смогли вычислить профессор Франк Бертольди (Frank Bertoldi) из Боннского университета и доктор Вильгельм Альтенхофф (Wilhelm Altenhoff) из института радиоастрономии имени Макс Планка. Ученым удалось выяснить, что поперечник Ксены равен трем тысячам километров больше, чем у Плутона! Для оценки диаметра было проведено измерение интенсивности теплового излучения этого транснептунового объекта в миллиметровом диапазоне, которое сравнивалось с оптическими наблюдениями. Поскольку UB313 значительно больше, чем Плутон, девятой планете теперь чрезвычайно трудно будет отстоять свой статус большой планеты Солнечной системы, если объекту UB313 также не дадут этот статус. К тому же, между первыми восемью планетами имеются весомые различия, тогда как Плутон, Ксена и Седна, вероятно, имеют одинаковое строение и образованы простой смесью льда и каменных обломков. Изучением объектов этого класса займется новый межпланетный аппарат Новые горизонты, который запущен к Плутону с мыса Канаверал во Флориде 19 января 2006 года.

В оптическом диапазоне, планеты Солнечной системы видны благодаря отраженному свету от Солнца. Таким образом, яркость самой планеты зависит от ее размера, а также от поверхностной отражательной способности (альбедо). Последняя величина варьируется в процентах в диапазоне от 4% (для большинства комет) до 50% и более (для Плутона и других объектов). Знание расстояния до объекта и его альбедо позволяет определить размеры небесного тела с хорошей точностью, не прибегая к другим методам. Но точное значение альбедо для объектов пояса Койпера найти довольно трудно (как известно, из-за отсутствия данных о химическом составе и форме), поэтому их размеры всегда определялись с достаточно большой погрешностью. Астрономы из Боннского университета использовали для оценки размеров UB313 другой, более современный метод. Они провели измерение теплового излучения Ксены в миллиметровом диапазоне на длине волны 1,2 мм. На этой длине волны отраженный от планеты солнечный свет почти совсем гасится, а яркость объекта зависит только от поверхностной температуры и размеров. Таким образом, точность измерения уже не зависит от знаний химического состава поверхности планеты. Ученые использовали это преимущество, а проведенные исследования показали, что поверхность UB313 отражает около 60% солнечного света, что примерно совпадает с отражательной способностью Плутона. Был сделан вывод, что Ксена больше Плутона почти на одну треть. Исследования проводились на 30-метровом радиотелескопе IRAM (Испания), на котором установлен чувствительный миллиметровый детектор MAMBO, разработанный и собранный в институте имени Макса Планка.

По словам доктора Альтенхоффа (опытного исследователя малых планет и комет с многолетним стажем), теперь Плутон должен считаться обычным объектом пояса Койпера, а не большой планетой Солнечной системы. Альтенхофф первым обнаружил тепловое излучение от Плутона еще в 1988 году при помощи старого детектора на телескопе IRAM. Работы в этом направлении продолжались. Постепенно увеличивалась чувствительность датчиков и точность измерений подобных методов. Теперь в руках астрономов имеется мощное оружие для исследований далеких объектов Солнечной системы. Проверить точность подобных измерений может покрытие какой-либо звезды Ксеной. При таких покрытиях точность измерений составляет около километра, но подобные события случаются достаточно редко. Подробный отчет о выполненных исследованиях опубликован в февральском номере журнала Nature за 2006 год.

Пресс-релиз общества Макса Планка.