Обособленный транснептуновый объект

Транснептуновые объекты на расстоянии более 100 а.е. от Солнца: Объекты рассеянного диска (серые) и обособленные объекты (белые)

Обособленные транснептуновые объекты (англ. detached objects) — класс объектов Солнечной системы, расположенных за орбитой Нептуна. Эти объекты имеют точки перигелия орбит на значительном расстоянии от Нептуна и не испытывают его гравитационного влияния, и это делает их, по существу, «обособленными» от остальной части солнечной системы[1][2].

Таким образом, они существенно отличаются от большинства известных транснептуновых объектов, орбиты которых изменились в той или иной степени до своего текущего состояния благодаря гравитационным возмущениям от сближений с газовыми гигантами, преимущественно Нептуном. Обособленные объекты имеют бо́льшие значения перигелия орбит, в отличие от других групп ТНО, в том числе объектов, состоящих в орбитальном резонансе с Нептуном, таких как Плутон, классических объектов пояса Койпера, не состоящих в резонансе, таких как Макемаке, и объектов рассеянного диска, вроде Эриды.

По формальной классификации Глубоким обзором эклиптики[3], обособленные объекты представляются объектами расширенного рассеянного диска (англ. extended scattered disc objects, E-SDO)[4], далёкими обособленными объектами (англ. distant detached objects, DDO)[5] или продолжением рассеянного диска. Это отражает динамические градации, которые могут существовать между орбитальными параметрами объектов рассеянного диска и обособленными объектами.

По меньшей мере уже девять таких объектов были надёжно определены[6], из которых наиболее известным является, вероятно, Седна.

Орбиты

Обособленные объекты, как правило, имеют большие орбиты с большим эксцентриситетом с большими полуосями — до нескольких сотен астрономических единиц (а. е., радиус земной орбиты). Такие орбиты не были результатом гравитационного рассеяния газовыми гигантами (в частности, Нептуном). Для объяснения этого феномена был выдвинут ряд объяснений, в том числе взаимодействие с проходящей рядом звездой[7] и влияние далёкой крупной планеты[5], например, пятого газового гиганта. Классификация, предложенная группой Глубокого обзора эклиптики, вводит формальные различия между ближними объектами рассеянного диска (которые могли быть рассеяны Нептуном) и его отдалёнными объектами (например, (90377) Седна), используя значение критерия Тиссерана, начиная от 3[3].

После компьютерного моделирования Энн-Мари Мэдиган из Департамента астрофизических и планетарных наук пришла вместе с коллегами к выводу, что странные орбиты обособленных транснептуновых объектов объясняются не существованием Девятой планеты, а коллективной гравитацией, так как более мелкие объекты, движущиеся со стороны Солнца, врезаются в более крупные объекты типа Седны, в результате чего более крупные объекты отталкиваются к окраинам Солнечной системы и изменяются параметры их орбит[8][9].

Классификация

Обособленные объекты являются одним из четырёх различных классов ТНО (другие три класса: классические объекты пояса Койпера, резонансные транснептуновые объекты и объекты рассеянного диска). У обособленных объектов перигелий, как правило на расстоянии более 40 а. е., препятствующем сильным взаимодействиям с Нептуном, который имеет практически круговую орбиту радиусом в 30 а. е. Однако нет чётких границ зоны объектов рассеянного диска и зоны обособленных объектов, так как могут существовать транснептуновые объекты в промежуточной области с перигелием на расстоянии между 37 и 40 а. е.[6] Один из таких промежуточных объектов, с хорошо определённой орбитой (120132) 2003 FY128.

Открытие (90377) Седны вместе с несколькими другими объектами такими как (148209) 2000 CR105 и 2004 XR190 (также известным как «Баффи») вынудили начать обсуждение категоризации удалённых объектов, которые также могут быть частью внутреннего облака Оорта или (что более вероятно) переходными объектами между рассеянным диском и внутренней частью облака Оорта[2].

Хотя Седна официально считается объектом рассеянного диска (MPC), её первооткрыватель Майкл Браун предположил, что, поскольку его перигелий составляет 76 а. е. и слишком далёк от гравитационного воздействия Нептуна, поэтому его следует рассматривать как объект внутреннего облака Оорта, а не частью рассеянного диска[10]. Эта классификация Седны, как отдельного объекта, принимается в последних публикациях[11].

Таким образом, предполагается, что отсутствие значительного гравитационного взаимодействия с внешними планетами создаёт расширенную внешнюю группу, начинающуюся где-то между Седной (перигелий 76 а.е.) и более традиционными объектами рассеянного диска, вроде Эриды (перигелий 37 а. е.). Эрида указана как объект рассеянного диска Глубоким обзором эклиптики[12].

Одной из проблем, связанных с этой расширенной категорией, является то, что слабые резонансы могут существовать, и это будет трудно доказать, в связи с хаотическими планетарными возмущениями и отсутствием в настоящее время точного определения орбит этих далёких объектов. Эти объекты имеют орбитальные периоды более 300 лет, и большинство из них наблюдались лишь в течение короткой дуги за пару лет наблюдений. Из-за их большого расстояния и медленного движения на фоне звёзд должны пройти десятилетия, прежде чем удастся достаточно хорошо определить параметры их орбит, чтобы с уверенностью подтвердить или исключить наличие резонанса. Дальнейшее изучение орбит и потенциального резонанса этих объектов поможет понять перемещение планет-гигантов и эволюцию солнечной системы. Например, методы Емельяненко и Киселёва в 2007 году показывают, что многие удалённые объекты могут быть в резонансе с Нептуном. Они показывают наличие 10 % вероятности того, что 2000 CR105 в резонансе 1:20, 38 % — что 2003 QK91 в резонансе 3:10 и 84 % вероятность того, что (82075) 2000 YW34 в резонансе 3:8 с Нептуном[13]. Кандидат в карликовые планеты (145480) 2005 TB190, судя по всему, имеет менее 1 % вероятности резонанса 1:4[13].

Кандидаты

Здесь приведён список известных объектов, в порядке уменьшения перигелия, которые не могут быть легко рассеяны Нептуном, и поэтому, вероятно, будут обособленными объектами:

Порядковый
номер[14]
Название
 Диаметр
(км)
 H
 Перигелий
(а. е.)
 Афелий
(а. е.)
 Год
открытия
 Первооткрыватели
 Метод
расчёта
диаметра[15]
 Тип
90377 (90377) Седна 1200-1600 1,6 76,1 975,5 2003 Майкл Браун, Чедвик Трухильо, Дэвид Рабинович Тепловой[16] Обособленный[17]
2004 XR190 335-850 4,5 52,3 61,8 2004 Линни Джонс и др. Предполагается Обособленный[18][19]
2004 VN112 130-300 6,4 47,3 614 2004 Обсерватория Серро Тололо[20] Предполагается Обособленный[21]
145480 2005 TB190 ~500 4,7 46,2 106,5 2005 А. Беккер и др.. Предполагается Обособленный
148209 2000 CR105 ~250 6,1 44,3 397 2000 Обсерватория Лоуэлла Предполагается Обособленный[18]
2003 UY291 ~150 7,3 41,2 57,1 2003 Дж. Питтихова и др. Предполагается Классический объект пояса Койпера?[22]
82075 2000 YW134 ~500 4,7 41,0 73,9 2000 Spacewatch Предполагается 3:8 резонирующий[23]
48639 1995 TL8 ~350 5,2 40,0 64,5 1995 A. Глисон Предполагается Обособленный
2003 QK91 ~180 6,9 38,4 98,5 2003 Дж. Эллиот и др.. Предполагается Обособленный[24]
2003 FZ129 ~150 7,3 38,0 85,6 2003 Обсерватория Мауна-Кеа[20] Предполагается Обособленный[25]
134210 2005 PQ21 ~200 6,7 37,6 87,6 2005 Серро Тололо Предполагается Обособленный[26]
2006 QH181 ~765 3,8 37,6 97,0 2006 Серро Тололо[20] Предполагается Обособленный или 1:5 резонирующий?[27]
120132 2003 FY128 ~440 4,8 37,0 61,7 2003 N.E.A.T. Предполагается Обособленный[28]
2006 HX122 ~290 5,9 36,4 102,6 2006 Марк Буе[20] Предполагается Обособленный[29] или 2:7 резонирующий?[30]
2010 KZ39 440-980 3.9 39.1 52.5 2010 Анджей Удальский Предполагается Обособленный[31] или классический объект Пояса Эджворта-Койпера[32]

Примечания

  1. ↑ P. S. Lykawka; T. Mukai. An Outer Planet Beyond Pluto and the Origin of the Trans-Neptunian Belt Architecture (англ.) // Astronomical Journal : journal. — 2008. — Vol. 135. — P. 1161. — doi:10.1088/0004-6256/135/4/1161.
  2. ↑ 1 2 Джуитт, Дэвид, A.Delsanti The Solar System Beyond The Planets in Solar System Update : Topical and Timely Reviews in Solar System Sciences , Springer-Praxis Ed., ISBN 3-540-26056-0 (2006) Preprint of the article (pdf) Архивная копия от 25 мая 2006 на Wayback Machine
  3. ↑ 1 2 J. L. Elliot, S. D. Kern, K. B. Clancy, A. A. S. Gulbis, R. L. Millis, Марк Буйе, L. H. Wasserman, E. I. Chiang, A. B. Jordan, D. E. Trilling, and K. J. Meech. The Deep Ecliptic Survey: A Search for Kuiper Belt Objects and Centaurs. II. Dynamical Classification, the Kuiper Belt Plane, and the Core Population (англ.) // The Astronomical Journal : journal. — IOP Publishing, 2006. — Vol. 129. Архивировано 21 июля 2013 года.
  4. ↑ Evidence for an Extended Scattered Disk?. Дата обращения: 15 февраля 2011. Архивировано 4 февраля 2012 года.
  5. ↑ 1 2 Rodney S. Gomes; Matese, J; Lissauer, J. A distant planetary-mass solar companion may have produced distant detached objects (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier, 2006. — Vol. 184, no. 2. — P. 589—601. — doi:10.1016/j.icarus.2006.05.026. — Bibcode: 2006Icar..184..589G.
  6. ↑ 1 2 Lykawka, Patryk Sofia & Mukai, Tadashi. Dynamical classification of trans-neptunian objects: Probing their origin, evolution, and interrelation (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier, 2007. — July (vol. 189, no. 1). — P. 213—232. — doi:10.1016/j.icarus.2007.01.001.
  7. ↑ Morbidelli, Alessandro; Levison, Harold F. Scenarios for the Origin of the Orbits of the Trans-Neptunian Objects 2000 CR105 and 2003 VB12 (англ.) // The Astronomical Journal : journal. — IOP Publishing, 2004. — November (vol. 128, no. 5). — P. 2564—2576. — doi:10.1086/424617.
  8. ↑ Коллективная гравитация, а не Девятая планета, может влиять на орбиты транснептуновых объектов. Дата обращения: 12 июня 2018. Архивировано 12 июня 2018 года.
  9. ↑ Collective gravity, not Planet Nine, may explain the orbits of 'detached objects'. Дата обращения: 12 июня 2018. Архивировано 12 июня 2018 года.
  10. ↑ Браун, Майкл Sedna (The coldest most distant place known in the solar system; possibly the first object in the long-hypothesized Oort cloud). California Institute of Technology, Department of Geological Sciences. Дата обращения: 2 июля 2008. Архивировано 22 августа 2011 года.
  11. ↑ Джуитт, Дэвид, A. Moro-Martın, P.Lacerda The Kuiper Belt and Other Debris Disks to appear in Astrophysics in the Next Decade, Springer Verlag (2009). Preprint of the article (pdf) Архивная копия от 18 сентября 2009 на Wayback Machine
  12. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 136199. SwRI (Space Science Department) (28 декабря 2007). Дата обращения: 25 января 2009. Архивировано 15 июля 2012 года.
  13. ↑ 1 2 Emel’yanenko, V. V. Resonant motion of trans-Neptunian objects in high-eccentricity orbits (англ.) // Astronomy Letters : journal. — 2008. — Vol. 34. — P. 271—279. — doi:10.1007/s11443-008-4007-9. — Bibcode: 2008AstL...34..271E.(subscription required)
  14. ↑ Objects with a Minor Planets Center designation number have an orbit with more observations taken over a longer period of time, which is therefore better determined and more securely known, than the orbit of objects with only a provisional designation.
  15. ↑ «Предполагается» means the albedo of the object is assumed to be 0.04, and the object’s diameter is calculated accordingly.
  16. ↑ From measurements made in infrared with the Spitzer Space Telescope.
  17. ↑ W.M. Grundy, K.S. Noll and D.C. Stephens. Diverse albedos of small trans-Neptunian objects (англ.) // Icarus. — Elsevier, 2005. — July (vol. 176, no. 1). — P. 184—191. — doi:10.1016/j.icarus.2005.01.007. Архивировано 21 мая 2008 года. (arxiv.org Архивная копия от 24 февраля 2020 на Wayback Machine)
  18. ↑ 1 2 Архивная копия от 24 августа 2007 на Wayback Machine(PDF)
  19. ↑ R. L. Allen, B. Gladman. Discovery of a low-eccentricity, high-inclination Kuiper Belt object at 58 AU (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2006. — Vol. 640. Discovery paper. Preprint Архивная копия от 29 июля 2020 на Wayback Machine
  20. ↑ 1 2 3 4 List Of Centaurs and Scattered-Disk Objects. Дата обращения: 24 октября 2010. Архивировано 22 августа 2011 года.
  21. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 04VN112. SwRI (Space Science Department) (8 ноября 2007). Дата обращения: 17 июля 2008. Архивировано из оригинала 15 июля 2012 года.
  22. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 03UY291. SwRI (Space Science Department) (2 декабря 2005). Дата обращения: 22 января 2009. Архивировано 15 июля 2012 года.
  23. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 82075. SwRI (Space Science Department) (16 апреля 2004). Дата обращения: 18 июля 2008. Архивировано из оригинала 8 июля 2012 года.
  24. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 03QK91. SwRI (Space Science Department) (7 июня 2008). Дата обращения: 27 января 2009. Архивировано 15 июля 2012 года.
  25. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 03FZ129. SwRI (Space Science Department) (10 июля 2005). Дата обращения: 27 января 2009. Архивировано 15 июля 2012 года.
  26. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 134210. SwRI (Space Science Department) (30 июля 2006). Дата обращения: 24 января 2009. Архивировано 15 июля 2012 года.
  27. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 06QH181. SwRI (Space Science Department) (5 марта 2008). Дата обращения: 29 июля 2008. Архивировано 15 июля 2012 года.
  28. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 120132. SwRI (Space Science Department) (2 апреля 2006). Дата обращения: 22 января 2009. Архивировано из оригинала 15 июля 2012 года.
  29. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 06HX122. SwRI (Space Science Department) (16 июля 2007). Дата обращения: 23 января 2009. Архивировано 15 июля 2012 года.
  30. ↑ MPEC 2008-K28 : 2006 HX122. Minor Planet Center (23 мая 2008). Дата обращения: 30 января 2009. Архивировано 8 июля 2012 года.
  31. ↑ Марк Буйе. Orbit Fit and Astrometric record for 10KZ39. SwRI (Space Science Department) (16 июня 2010). Дата обращения: 18 августа 2011. Архивировано 15 июля 2012 года.
  32. ↑ 2010 KZ39. IAU Minor Planet Center. Дата обращения: 18 августа 2011. Архивировано 15 июля 2012 года.