Введение

На краю нашей Солнечной системы, в ледяном царстве, расположенном далеко от Солнца, был обнаружен удивительный объект — маленькое небесное тело, которое неожиданно обросло атмосферой. Ученые теряются в догадках, как и почему это произошло, и данный факт ставит под сомнение наши представления о подобных объектах.

Непостижимая атмосфера

Объект с атмосферой, обозначенный как (612533) 2002 XV93, является транснептуновым объектом (ТНО) и находится в поясе Койпера, за орбитой самой удаленной планеты Солнечной системы — Нептуна. Более того, этот объект относится к классу «плутино», что означает, что он находится в орбитальном резонансе 2:3 с Нептуном, совершая два оборота вокруг Солнца за три оборота Нептуна.

(612533) 2002 XV93 значительно меньше Плутона, его диаметр составляет примерно 500 километров, в то время как диаметр Плутона достигает 2,377 километров. Плутон достаточно массивен, чтобы удерживать тонкую атмосферу — экзосферу — когда находится близко к перигелию, то есть к ближайшей точке своей орбиты к Солнцу. При этом он также сохраняет некоторые ледяные вещества, такие как молекулярный азот, метан и угарный газ, которые могут сублимировать и превращаться в газы. Когда Плутон удаляется от Солнца на протяжении своих 248 лет орбиты, эти газы постепенно снова конденсируются на поверхности.

Уникальные наблюдения

Тем не менее, ни одно другое тело в поясе Койпера или за его пределами не было найдено с экзосферой, хотя у другого карликового планеты, Маки-Маки, было обнаружено выбросы метана. Японские астрономы, как профессиональные, так и любители, участвовали в серии наблюдений (612533) 2002 XV93 во время его оккультации звезды 10 января 2024 года, не ожидая обнаружить атмосферу.

Если бы (612533) 2002 XV93 был действительно безвоздушным, звезда бы мгновенно исчезла, когда объект проходил перед ней. Однако этого не произошло. Наблюдения подобного типа могут быть сделаны с Земли только в очень узких полосах на поверхности планеты. Позиционируя наблюдателей вдоль границ этой полосы, можно определить размер и форму оккультирующего тела.

Команда астрономов, возглавляемая Ко Ариматсу из Исикагидзимской астрономической обсерватории Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ), наблюдала за оккультацией (612533) 2002 XV93 звезды 15-й величины. Для наблюдений использовались профессиональные телескопы, такие как 1,05-метровый телескоп обсерватории Кисо, а также любительские телескопы диаметром 200 и 250 мм (примерно 8 и 10 дюймов), оснащенные CMOS-камерами, которые достаточно чувствительны, чтобы уловить тусклеющий свет звезды, прежде чем она исчезнет за краем оккультирующего объекта. Это могло произойти только в том случае, если бы существовала атмосфера, способная ослабить или преломить звездный свет.

Характеристика экзосферы

Экзосфера (612533) 2002 XV93 достаточно разреженная, с давлением на поверхности от 100 до 200 нанобар, что в 5-10 миллионов раз тоньше, чем атмосфера Земли. Для сравнения, среднее давление атмосферы Плутона составляет 10 миллибар. Однако остается неясным, из чего именно состоит атмосфера (612533) 2002 XV93. Ожидалось, что, как и у Плутона, атмосфера будет состоять из азота с примесями метана и угарного газа. Однако предыдущие наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба не обнаружили свидетельств этих ледяных веществ на поверхности, которые могли бы сублимировать и образовать атмосферу. При температуре от 40 до 50 градусов выше абсолютного нуля (примерно -233°С) (612533) 2002 XV93 слишком холоден, чтобы водяной лед и углекислый газ могли перейти в газообразное состояние.

Гипотезы о происхождении атмосферы

С учетом отсутствия известных источников атмосферы, команда Ариматсу выдвинула две возможные гипотезы, но ни одна из них не лишена проблем. Первая из них заключается в том, что на (612533) 2002 XV93 мог упасть кометный объект, и газы в атмосфере могли бы быть следствием этого столкновения. Однако с учетом темпов утечки в космос из-за низкой гравитации такая атмосфера была бы временной и исчезла бы в течение тысячи лет. Если это действительно так, то мы оказались бы в исключительной удаче, поскольку наблюдали (612533) 2002 XV93 в то время, когда это, вероятно, редкое событие произошло.

Вторая гипотеза предполагает, что ледяные вещества, которые сублимировали, находятся под поверхностью, и какое-то родо вулканической активности высвободило их. Однако остается неопределенным, что могло бы вызывать такую активность.

Совершенно новый взгляд на атмосферу

Тем не менее, существование экзосферы вокруг (612533) 2002 XV93 меняет наши представления о том, какие объекты могут поддерживать атмосферу. «Это открытие предполагает, что традиционные представления о том, что глобальные плотные атмосферы формируются только вокруг крупных планет, нуждаются в пересмотре», — заявила команда Ариматсу в своей научной статье.

Заключение

Следующий шаг — выяснить состав экзосферы, что в значительной степени может быть осуществлено с помощью телескопа Джеймса Уэбба. Наблюдение за плотностью экзосферы также даст подсказки. Если плотность будет уменьшаться в течение следующих нескольких лет, это укажет на то, что источник экзосферы, вероятно, связан с ударом, поскольку газы будут утекать в космос. В противном случае, если плотность останется стабильной или увеличится, это может означать, что под поверхностью продолжается активность, способная поддерживать атмосферу. Так или иначе, открытие (612533) 2002 XV93 открывает новые горизонты в понимании атмосферных процессов на малых небесных телах в нашей Солнечной системе.