Історія кохання між Плутоном і Хароном могла початися з поцілунку.
Нове дослідження свідчить, що карликова планета та її майже такий самий за розміром супутник, ймовірно, зійшлися в результаті зіткнення, що тримало їх разом певний час мільярди років тому, перш ніж вони розійшлися та перейшли у стабільний довготривалий орбітальний танець.
Цей механізм “поцілунок і захоплення” суперечить попереднім теоріям походження Харона, які припускали, що він утворився внаслідок гігантського зіткнення, подібного до того, що, ймовірно, сформувало Місяць Землі.
“Більшість сценаріїв планетарних зіткнень класифікують як ‘удар і втеча’ або ‘зіткнення і злиття’,” говорить планетолог Адіна Дентон з Аризонського університету.
“Те, що ми виявили, – це щось зовсім інше – сценарій ‘поцілунок і захоплення’, де тіла стикаються, коротко злипаються, а потім розходяться, залишаючись гравітаційно пов’язаними.”
Моделі, які використовуються для розуміння гігантського зіткнення, що сформувало Місяць Землі, добре працюють для тіл у межах лінії замерзання Сонячної системи – на відстані від Сонця, де гази, такі як вода, конденсуються у крижинки (приблизно в п’ять разів далі, ніж відстань між Сонцем і Землею).
Оскільки Земля та Місяць тепліші й більш “липкі”, особливо на ранніх етапах Сонячної системи 4,5 мільярда років тому, вони поводилися як рідини під час гігантського зіткнення.
Властивості Плутона і Харона, однак, складно пояснити. Їхні діаметри становлять 2 376 км і 1 214 км відповідно, а відстань між ними – близько 19 500 км із круговою орбітою навколо спільного центру мас.
Те, що орбітальна вісь Плутона майже ідеально вирівняна з орбітою Харона, вказує на те, що вони обидва утворилися з однієї обертової маси після зіткнення, але розмір і орбіта Харона складні для пояснення в цій моделі.
Однак Плутон і Харон також відрізняються від Землі й Місяця – вони менші й значно холодніші, складаються з каменю та льоду. Коли дослідники врахували міцність цих матеріалів у порівнянні з великими, теплими Землею та Місяцем, вони виявили, що Плутон і Харон поводилися інакше.
Замість того, щоб великий об’єкт врізався в Плутон, злився з ним і викинув велику кількість уламків у космос, які згодом утворили Харон, два тіла зійшлися і залишилися практично незмінними через свою міцність і густину.
Згідно з моделями, Плутон і Харон на певний час утворили “контактну бінарну систему”, залишаючись відносно цілими, а потім розійшлися, зберігши індивідуальність.
З часом вони віддалилися до своїх поточних орбітальних відстаней, форм і осей. Ці симуляції змогли точно відтворити спостережувані орбітальні властивості обох тіл.
“Привабливим у цьому дослідженні є те, що параметри моделі, які дозволяють захопити Харон, також забезпечують його правильну орбіту. Ви отримуєте два правильні результати за один раз,” зазначає планетолог Ерік Аспог із Аризонського університету.
Відкриття свідчить, що формування планетарних тіл і їх супутників є більш захопливим і різноманітним процесом, ніж ми уявляли, а пропуск фізичних властивостей може значно погіршити наше розуміння фізичного Всесвіту.
Це також дає астрономам новий інструмент для розуміння еволюції Плутона – дивного, багатого світу, якому немає рівних у Сонячній системі.
“Нас особливо цікавить, як ця початкова конфігурація вплинула на геологічну еволюцію Плутона,” додає Дентон. “Тепло від зіткнення і наступних припливних сил могло зіграти вирішальну роль у формуванні особливостей поверхні Плутона, які ми бачимо сьогодні.”
Дослідження опубліковане в журналі Nature Geoscience.