Незрозумілі зміни пилових кілець Хірона вказали на їхню еволюцію

Американські планетологи з’ясували, що незвичайний пиловий диск навколо об’єкта Хірон може змінювати форму. Однак з якого саме матеріалу він складається, поки що залишається загадкою.

1977 року американський астроном Чарльз Коваль (Charles Kowal) відкрив невелике небесне тіло Хірон, яке стало першим представником нового класу об’єктів – кентаврів. Ці об’єкти знаходяться між поясом астероїдів і поясом Койпера і часом мають сильно витягнуті нестабільні орбіти.

Спершу Хірон визначили як астероїд, але в 1989 році вчені виявили, що він проявляє поведінку, типову для комети, а саме – періодично спалахує і гасне. Тому офіційно Хірон позначають і як комету (під назвою 95P/Хірон), і як астероїд.

Астрономи визначають розміри космічних об’єктів на підставі абсолютної зоряної величини та альбедо (кількість світла, яке відбиває поверхня), але у випадку з Хіроном оцінити ці параметри не просто через змінну світність. Однак є спосіб дізнатися форму і розмір об’єкта, що цікавить, – під час його проходження на тлі зірок: зокрема, за тим, як він блокує світло віддалених світил. Такі спостереження Хірона вчені провели в 1993, 1994 і 2011 роках. З’ясувалося, що в нього низьке альбедо (0,150), тобто це досить темне тіло, а діаметр становить приблизно 218 кілометрів.

Коли вчені досліджували Хірон під час проходження на тлі зірок у 2011 році, вони помітили аномалію. Світло зірки двічі тьмяніло до того, як об’єкт проходив на тлі світила, і ще двічі після, коли вже пройшов. Тоді астрономи припустили, що у Хірона є два стабільних пилових кільця, які, ймовірно, розташовуються в радіусі 324 кілометрів від його центру. Наявність кілець у кентаврів не рідкість: наприклад, їх відкрили в одного з найбільших астероїдів цієї групи (10199) Харікло.

Однак тепер дослідники з американського Інституту планетарних наук у Тусоні поставили під сумнів раніше висунуту гіпотезу про стабільні кільця Хірона. У роботі, опублікованій у журналі The Planetary Science Journal, вчені розповіли про незвичайну поведінку пилового диска навколо цього об’єкта, нетипову для кілець.

У 2018 році керівник дослідження Аманда Сікафуз та її колеги використовували 1,9-метровий телескоп Південноафриканської астрономічної обсерваторії, щоб укотре спостерігати за проходженням Хірона на тлі зірки. Планетологи побачили дивну картину: “провали зоряного світла”, викликані пиловим матеріалом Хірона на його орбіті, спостерігалися на відстані 352, 344 і 316 кілометрів до того, як об’єкт наблизився до світила. І на відстані 357 і 364 кілометрів після того, як Хірон віддалився від зірки.

Автори пояснили, що якби Хірон володів стабільною парою кілець, можна було б очікувати всього два провали світності по обидва боки від Хірона практично на однаковій відстані. Але такого не сталося. Замість цього спостерігалося третє падіння світності, яке поки пояснити неможливо. Крім того, світло зірки тьмяніло в десятках кілометрів від місця розташування гіпотетичних кілець, наявність яких у Хірона припустили 2011 року.

“Розташування і кількість матеріалу, виявленого навколо Хірона, набагато сильно відрізняється від того, що виявляли автори в попередніх дослідженнях. Ми вважаємо, що у Хірона немає стабільної системи кілець, а замість цього там знаходиться матеріал, який зараз еволюціонує”, – пояснила Сікафуз.

У 2022 році колеги Сікафуз з іспанського Інституту астрофізики Андалусії провели ще одне спостереження за Хіроном на тлі проходження зірки. Вони виявили, що матеріал навколо Хірона знову змінився: відбувалося вже по три падіння світності з кожного боку від Хірона. Широкий диск, який “поглинав” зоряне світло, мав діаметр 580 кілометрів.

Походження і склад матеріалу, який блокує світло на орбіті Хірона, вченим поки що не відомі. Сікафуз припустила, що його джерело – сам Хірон. Матеріал, імовірно, викидається з поверхні під час “кометних спалахів”, подібно до тих, що спостерігалися влітку 2021 року, коли Хірон став яскравішим на 0,6 величини.

Проходження Хірона на тлі зірок трапляються регулярно. Тепер перед Сікафуз та її командою стоїть завдання пояснити, що ж все-таки відбувається навколо далекого кентавра.

Зазначимо, що в астероїдів досить часто зустрічаються супутники. З чого випливає, що дивацтва в спостереженнях Хірона можуть пояснюватися наявністю поки не відкритого супутника і взаємодією місяця з кільцями астероїда.