На дальних, холодных рубежах нашей планетной системы, за орбитой последнего гиганта Нептуна, дрейфуют реликтовые ледяные миры — планетезимали. Эти древние строительные блоки планет хранят в себе секреты юности Солнечной системы. Примечательно, что примерно десятая часть этих тел обладает необычной конфигурацией, напоминающей две сферы, соединенные в единое целое. Такие небесные тела астрономы классифицируют как контактные двойные.
Исследователи из Мичиганского государственного университета, используя компьютерное моделирование, продемонстрировали, что подобные причудливые формы возникают естественным путем в ходе гравитационного коллапса.
Процесс формирования планетезималей начинается в разреженных облаках космической пыли и микрочастиц. Под воздействием сил собственного тяготения эти облака постепенно уплотняются и сжимаются. Если протопланетное облако обладает вращательным моментом, оно может фрагментироваться на два отдельных, но гравитационно связанных сгустка. Эти зародыши будущих тел начинают вращаться по орбите вокруг общего центра масс. С течением времени их орбитальная энергия рассеивается, расстояние между ними сокращается, и в конечном счете они мягко соприкасаются, формируя стабильную двойную структуру.
Предыдущие попытки смоделировать этот процесс рассматривали сталкивающиеся тела как условно жидкие, что неизбежно приводило к их полному слиянию в единую сферическую массу. Такие симуляции не могли объяснить наблюдаемое в реальности многообразие форм. Новая модель впервые учитывает прочность и рыхлую, «пушистую» структуру ледяного вещества. Она наглядно показывает, что два тела способны объединиться, сохранив свою индивидуальность, не разрушаясь и не теряя исходной двойственности.
Особенно часто контактные двойные встречаются в поясе Койпера — обширной области, представляющей собой «холодильник» Солнечной системы, где в практически неизменном виде сохранился материал времен ее формирования. Низкая плотность объектов и редкие катастрофические столкновения в этом регионе позволяют таким хрупким бинарным системам существовать в первозданном виде на протяжении миллиардов лет.
Первое детальное изображение подобного объекта, напоминающего космическую гантель, было получено в 2019 году межпланетной станцией NASA, предоставив наглядное подтверждение существования этих удивительных ледяных скульптур.
Результаты работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Изображение: это изображение было сделано космическим аппаратом NASA New Horizons 1 января 2019 года во время пролета мимо объекта пояса Койпера 2014 MU69, неофициально известного как Ultima Thule. Это самый чёткий на сегодняшний день вид этого удивительного, древнего объекта в отдалённых уголках Солнечной системы — и первый небольшой «KBO», когда-либо исследованный космическим аппаратом. Фото: NASA/Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса/Юго-Западный исследовательский институт
