< EPIC 210894022 b: горячая суперземля у древней звезды с низкой металличностью

О прошлом кентавра Харикло и происхождении его колец

Астероид Харикло – единственное малое тело в Солнечной системе, обладающее кольцами. Моделирование его движения на миллиард лет в прошлое показало, что оно ведет происхождение из внешней части Солнечной системы, возможно даже, что из межзвездного пространства.

---

Владислава Ананьева

Кентаврами называют малые тела, обращающиеся вокруг Солнца по орбитам с величиной большой полуоси, промежуточной между большими полуосями орбит Юпитера и Нептуна и при этом никогда не заходящие внутрь орбиты Юпитера. Первый кентавр – Хирон – был открыт в 1977 году. Кентавры – динамически неустойчивая популяция малых тел во внешней части Солнечной системы – в результате периодических сближений с планетами-гигантами их орбиты могут быстро и хаотически меняться с характерным временем в ~10 млн. лет. Это означает, что кентавры не могут находиться на своих орбитах с момента возникновения Солнечной системы, их популяция должна непрерывно пополняться.

Самый крупный из Кентавров – астероид Харикло, его размеры оцениваются в 250 км. Харикло находится на относительно устойчивой (в сравнении с другими кентаврами) орбите, лежащей между орбитами Сатурна и Урана. Большая полуось этой орбиты составляет 15.78 а.е., эксцентриситет сравнительно невелик – 0.172, так что расстояние между Харикло и Солнцем меняется от 13.06 а.е. до 18.49 а.е. Один оборот вокруг Солнца Харикло завершает за 62.45 земных лет. 

В 2013 году наблюдения затмения Харикло фоновой звезды привели к открытию у этого астероида двух узких колец с радиусами 391 и 405 км и шириной в 7 и 3 км, соответственно. Тем самым, Харикло стала первым и пока единственным малым телом в Солнечной системе, имеющим кольца.

Обнаружение колец у 250-километрового тела стало большим сюрпризом для ученых. Было предложено несколько гипотез их возникновения. Среди них – столкновение Харикло с другим малым телом, в результате которого часть обломков осталась на орбите, частичное приливное разрушение Харикло в результате тесного сближения с планетой-гигантом, выброс пыли и обломков с поверхности астероида, вызванный сублимацией азота или угарного газа (т.е. вспышкой кометной активности). 

9 мая 2017 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная изучению динамической устойчивости колец Харикло. Авторы исследования проинтегрировали на миллиард лет в прошлое движение 36 тыс. клонов Харикло и проследили за судьбой частиц из ее колец. Начальные орбитальные элементы клонов распределялись на интервале ± 3 сигма от текущих орбитальных элементов этого астероида. Учитывалось только гравитационное влияние Солнца и четырех планет-гигантов. Шаг интегрирования составил 40 суток.

Как показали результаты моделирования, вероятность того, что Харикло попала на свою текущую орбиту из внутренней части Солнечной системы, составляет только 2%. Наличие в спектре астероида признаков летучих также подтверждает, что он никогда не подходил близко к Солнцу. В 63% траектория Харикло, прослеженная в прошлое, уходила к ТНО и в 21% к кометам – таким образом, этот кентавр явно ведет свое происхождение из внешней части Солнечной системы. Интересно, что в 8% случаев моделирование заканчивалось выбросом клона из Солнечной системы – иначе говоря, Харикло может быть и телом, захваченным Солнцем из межзвездного пространства! Характерное время сильного изменения орбиты составляет 3 млн. лет, с вероятностью более 99% этот астероид попал на свою текущую орбиту менее 20 млн. лет назад.

Изучение устойчивости колец относительно приливного разрушения при близких пролетах планет-гигантов показало, что кольца достаточно устойчивы и что сближения, приводящие к отрыву их частиц, происходят редко. Более 99% сближений Харикло с планетами происходило на расстояниях, в 10 и более раз превышающих расстояние, при котором начинается приливное разрушение колец. Только 0.0034% сближений с планетами (в основном – с Юпитером) произошло внутри предела Роша. Таким образом, крайне маловероятно, что кольца Харикло возникли в результате частичного приливного разрушения этого астероида во время тесных сближений с планетами.

Авторы исследования призывают к дальнейшим наблюдениям Харикло. В частности, было бы интересно обнаружить кометную активность этого кентавра (другие кентавры ее иногда проявляют). 

Источник: https://arxiv.org/pdf/1705.02378.pdf

---