В далеком космосе за орбитой Юпитера скрывается странный объект. Его имя — Хирон, тип внешнего тела Солнечной системы, известный как кентавр. Но даже среди своих собратьев-кентавров Хирон особенный — и новые наблюдения JWST показывают, насколько Хирон действительно не похож ни на что другое, что мы когда-либо видели. Новое исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
«Это странное создание по сравнению с большинством других кентавров», — говорит физик Чарльз Шамбо из Университета Центральной Флориды. «У него есть периоды, когда он ведет себя как комета, вокруг него есть кольца материала и, возможно, поле обломков из мелкой пыли или каменистого материала, вращающееся вокруг него. Поэтому возникает много вопросов о свойствах Хирона, которые допускают такое уникальное поведение».
Солнечная система переполнена каменистыми и ледяными остатками своего формирования, около 4,5 миллиардов лет назад. Кентавры, которые в основном находятся между Юпитером и Нептуном, с орбитами, которые пересекают пути по крайней мере одной из гигантских планет, представляют собой интересный набор.
Например, Хирон имеет свойства, схожие со свойствами астероидов, но иногда проявляет кометоподобную активность. И вокруг него есть кольцо, похожее на маленькое миниатюрное планетарное кольцо.
Поскольку Хирон считается своего рода «капсулой времени» формирования Солнечной системы, ученые стремятся узнать больше об этом странном объекте, но его удаленность затрудняет решение этой проблемы.
Под руководством планетолога Ноэми Пинилья-Алонсо из Университета Овьедо в Испании группа исследователей направила мощный глаз JWST, чтобы проверить, сможет ли он обнаружить детали, которые до сих пор ускользали от нас.
«Все малые тела в Солнечной системе рассказывают нам о том, как это было в прошлом, то есть о периоде времени, который мы больше не можем наблюдать», — говорит Пинилья-Алонсо. «Но активные кентавры рассказывают нам гораздо больше. Они претерпевают трансформацию, вызванную солнечным нагревом, и они предоставляют уникальную возможность узнать о поверхностных и подповерхностных слоях».
Хирон иногда выбрасывает газ и пыль, как это делают кометы. Исследователи использовали JWST, чтобы попытаться увидеть, из чего состоят этот газ и пыль — не только то, что находится в пространстве вокруг кентавра в так называемой коме (как атмосфера кометы), но и то, что может быть внутри него.
«Уникальность Хирона в том, что мы можем наблюдать как поверхность, где находится большая часть льда, так и кому, где мы видим газы, которые исходят с поверхности или прямо под ней», — говорит Пинилья-Алонсо. «Выявление того, какие газы входят в состав комы, и их различных взаимоотношений со льдами на поверхности помогает нам изучить физические и химические свойства, такие как толщина и пористость ледяного слоя, его состав и то, как на него влияет облучение».
Они провели наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне и разобрали спектр на части, выискивая линии поглощения и испускания, которые возникают в результате поглощения и переизлучения света на определенных длинах волн определенными атомами и молекулами.
Аналогичные наблюдения в прошлом выявили присутствие цианида и оксида углерода.
Пинилья-Алонсо с коллегами обнаружили углекислый газ, оксид углерода, этан, пропан, ацетилен, метан и водяной лед. Обнаружение метана особенно примечательно, говорят исследователи, и результаты показывают, что кома Хирона полна им. Где-то там есть шутка о пердеже кентавров, но мы слишком взрослые, чтобы ее придумать.
Ученые полагают, что кентавры когда-то были представителями еще более отдаленной популяции ледяных пород Солнечной системы — транснептуновых объектов, или ТНО, которые вращаются вокруг Солнца за пределами орбиты Нептуна.
Поскольку транснептуновые объекты находятся так далеко от Солнца, считается, что они представляют собой относительно нетронутые остатки формирования Солнечной системы, содержащие ранний состав облака пыли, из которого родилась Солнечная система.
По мере приближения к Солнцу лед в кентаврах может сублимироваться, высвобождая часть этого материала. Исследователи полагают, что метан, углекислый газ и водяной лед, которые они наблюдают на Хироне, могут быть некоторыми из первозданных материалов, унаследованных им от рождения Солнечной системы.
Другие соединения, такие как этан, пропан и ацетилен, могли образоваться на поверхности кентавра в результате восстановления и окисления, то есть ржавления.
«Судя по нашим новым данным JWST, я не уверен, что у нас есть стандартный кентавр», — говорит Пинилья-Алонсо. «Каждый активный кентавр, которого мы наблюдаем с помощью JWST, демонстрирует некоторую особенность. Но они не могут быть все аномалиями. Должно быть что-то, что объясняет, почему они все ведут себя по-разному, или что-то общее между ними всеми, чего мы пока не можем увидеть».
Исследователи планируют продолжить наблюдение за Хироном по мере его приближения к нам, чтобы выяснить, есть ли что-то в его изменениях с течением времени и в смену сезонов, что могло бы дать больше информации о природе этих странных ледяных извергающихся пород.
