JWST и Hubble обнаружили 27 малых тел за орбитой Нептуна, сохранивших состав зоны формирования
Их поверхности сохранили цвет и состав, характерные для зоны формирования, что противоречит расчётным моделям импактного перемешивания за 4,5 миллиарда лет эволюции Солнечной системы. Для астрофизики малых тел это означает пересмотр одного из базовых параметров — частоты столкновений в транснептуновой зоне.
Методика измерений
Работу возглавляли два PhD-кандидата: Анастасия Морган из Northern Arizona University отвечала за анализ цвета и состава, Мариэль Эдуардо из University of Victoria — за распределение размеров. В видимом диапазоне яркость TNO зависит одновременно от диаметра и альбедо: тёмное тело крупного размера на той же дистанции выглядит тусклее малого ледяного объекта. В инфракрасном диапазоне JWST яркость определяется преимущественно площадью сечения, что даёт прямую оценку диаметра без поправки на отражательную способность. Наименьший из 27 объектов имеет поперечник 10 километров, наибольший — 40.
Парадокс состава
Стандартная модель предсказывала иной результат: малые TNO должны накопить следы столкновений и показать цвет, отличный от крупных тел. Крупные объекты после аккреции сохраняют поверхность относительно неизменной; малые — должны были быть перемешаны многократными импактами. Наблюдения дали обратное: все 27 объектов сохранили состав, согласующийся с их зоной формирования. Это касается и динамически «горячих» тел — тех, что были выброшены гравитационными резонансами из зоны между Ураном и Нептуром в рассеянный диск на вытянутые орбиты, наклонённые к эклиптике. По оценке Дэвида Триллинга из Northern Arizona University, такие объекты сохраняют сигнатуру точки формирования даже после орбитального перемешивания.
Два сценария объясняют наблюдение. Частота столкновений на расстояниях в десятки астрономических единиц может быть значительно ниже, чем принимают текущие модели плотности популяции. Либо столкновения происходят с ожидаемой частотой, но не разрушают и не перемешивают поверхность так эффективно, как предполагалось.
Что отслеживать
Размерный порог в 10 километров и сохранение исходного альбедо указывают на границу, ниже которой энергия единичного импакта не достигает глубины, способной изменить наблюдаемый состав. Это согласуется с моделью «руинного слоя» на крупных телах и его отсутствия на малых. Дальнейшие наблюдения JWST в среднем инфракрасном диапазоне смогут разделить два сценария: при первом состав поверхности останется неизменным при любом размере, при втором — на выборке крупнее 40 километров обнаружится ожидаемое различие. Окончательное подтверждение потребует статистики минимум по нескольким десяткам объектов в диапазоне 10–100 километров.