Исследования дальних рубежей Солнечной системы всегда были сложной задачей для астрономов. Несмотря на наличие мощных телескопов, большинство объектов, которые там обнаруживают, остаются в тени из-за слабого солнечного света и огромных расстояний. Между тем, каждый новый объект, найденный на периферии нашей звездной системы, представляет собой ценный осколок истории, который помогает лучше понять происхождение и эволюцию Солнечной системы. Одним из таких открытий стало обнаружение недавно выявленного транснептунового объекта 2023 КQ14, получившего прозвище Аммонит, в честь ископаемого головоногого моллюска. Это редкое открытие было сделано в рамках программы FOSSIL на японском телескопе Subaru.
Аммонит считается седноидом - особым классом транснептуновых объектов с крайне вытянутыми орбитами и очень дальними перигелиями, то есть точками на их орбите, ближайшими к Солнцу. По сей день известно всего четыре таких объектов, и новый Аммонит стал четвертым в этом уникальном списке. Седноиды, названные в честь карликовой планеты Седна, отличаются не только эксцентричностью своих орбит — они также занимают пространство, в котором ранее наблюдалась разрыв в распределении перигелий. Аммонит занимает как раз этот «q-разрыв», что делает его по-настоящему уникальным объектом и ключевым элементом в понимании структуры дальнего пояса Койпера. Орбита Аммонита существенно отличается от известных ранее седноидов.
В частности, его долгота перигелия направлена практически в противоположную сторону. Это обстоятельство заставляет ученых пересмотреть некоторые гипотезы, особенно относящиеся к существованию гипотетической планеты Девять — предполагаемого массивного тела на окраине Солнечной системы, которое могло бы объяснить необычные группировки орбит далеких транснептуновых объектов. До настоящего времени идея о планете Девять основывалась на наблюдаемой кластеризации орбит седноидов. Однако обнаружение Аммонита, орбита которого не совпадает с другими, снижает вероятность существования планеты, активно воздействующей на данные объекты. Вместе с тем, ученые не исключают, что в прошлом в Солнечной системе могло существовать крупное тело, которое было впоследствии выброшено или иным образом покинуло систему, оставив после себя уникальные орбитальные конфигурации седноидов.
Важным аспектом открытия является то, что Аммонит устойчиво сохраняет свою орбиту на протяжении около 4,5 миллиардов лет — почти столько же, сколько существует сама Солнечная система. Это свидетельствует о том, что объект является одним из древнейших свидетелей ранних этапов формирования планет и планетезималей. Орбита Аммонита удалена настолько далеко, что влияние гравитационного поля Нептуна на нее минимально. Это говорит о том, что факторы, формировавшие его нынешнюю траекторию, должны быть иными — возможно, это результат взаимодействий с внешними по отношению к Солнечной системе телами или древними звездами, с которыми наше светило сталкивалось в своем рождении в звездном скоплении. Долгосрочные численные симуляции, проведенные соавторами исследования, показывают, что орбиты аммонита и других седноидов были значительно более похожи около 4,2 миллиардов лет назад, что свидетельствует о сложной истории их динамики и, возможно, общем происхождении.
Это открытие также проливает свет на загадочные процессы, которые происходили на ранних этапах жизни нашей звездной системы, когда гравитационные взаимодействия с соседями по звездному скоплению или даже захват объектов с других звезд могли формировать орбиты далеких тел. Современные возможности наблюдений, представленные телескопами Subaru и Canadá-France-Hawaii, позволили впервые проследить орбиту аммонита на протяжении почти двух десятилетий. Это уникальное достижение, учитывая слабую светимость и удаленность объекта. Исследование объекта стало возможным благодаря мощной камере HyperSuprimeCam и интеграции данных из архива различных обсерваторий. С помощью этих инструментов астрономы не только подтвердили существование Аммонита, но и смогли вводить новые данные в моделирование, повышая точность понимания его орбитальных характеристик.
Одним из наиболее перспективных этапов в поиске гипотетической планеты Девять является запуск наблюдательной программы Legacy Survey of Space and Time (LSST) на новом обсерватории Веры Рубин. Предстоящие десять лет наблюдений обещают значительно расширить наши знания о малых телах в Солнечной системе и, возможно, наконец позволят обнаружить или опровергнуть существование этого таинственного объекта. Аммонит уже наложил ограничения на расположение планеты Девять, уменьшая доступное пространство для ее потенциального нахождения и заставляя астрономов пересматривать свои модели. Не исключено, что дальнейшие открытия новых седноидов помогут обнаружить устойчивую тенденцию в их орбитах и накопить данные, необходимые для подтверждения или опровержения существования планеты Девять. В целом, открытие 2023 КQ14 — это значимый шаг в расширении нашего понимания дальнего пояса Койпера и природы далеких объектов Солнечной системы.
Оно демонстрирует, что даже в самых глубоких, самых холодных и удаленных уголках нашей звездной системы скрываются тайны, способные существенно изменить наши представления о ее происхождении и развитии. Сложность и многообразие орбит седноидов обещают астрономам еще много интересных открытий и загадок, чья разгадка может рассказать о событиях, произошедших миллиарды лет назад, а возможно, даже привести к обнаружению нового крупного планетарного тела в окрестностях Земли. Прогресс в инструментарии и подходах к исследованию дальних объектов продолжает открывать новые горизонты, делая Солнечную систему ареной захватывающих научных открытий и подталкивая человечество к расширению своих знаний о родном космосе.
