Патрокл - заблудившаяся комета?

Астрономы из университета Berkeley (Калифорния), работая с коллегами из Франции на телескопе ми. Вильяма Кека (Гавайи), провели детальные наблюдения двойного астероида Patroclus (Патрокл), который обращается вокруг Солнца по той же орбите, что и Юпитер. Обработав данные, ученые пришли к выводу, что и сам астроид и его компаньон, вероятно, сформированы по большей части из водяного льда покрытого грязевым слоем. Такой вывод был сделан из-за низкой плотности астроида, которую нашли по результатам наблюдений. Именно двойственность астероида позволила точно определить массу, а затем и плотность обеих астероидов. Одиночные астероиды лишены таких привилегий. Судя по малой плотности, этот астероид представляет собой объект похожий на ядра комет, которые выглядят большими "грязными снежками". Поскольку местонахождение небесных объектов типа "грязных снежков" характерно для окраин Солнечной системы, то, очевидно, Патрокл был сформирован во внешнем поясе астероидов (поясе Койпера). Очевидно, что внешние возмущения от других небесных тел изменили его далекую круговую орбиту на вытянутую, и астероид регулярно стал приближаться к Солнцу (как кометы). Неизвестно сколько оборотов вокруг дневного светила успел сделать астероид по возмущенной орбите, но, в конце концов, он был захвачен могучим гравитационным полем Юпитера в одну из двух точек его орбиты, называемых точками либрации или Лагранжевыми точками (L4 и L5). Одна из этих точек находится на 60 градусов впереди Юпитера, а другая - на тот же угол позади. Если астероид или иное небесное тело попадет в одну из этих своеобразных гравитационных ловушек, то ему уже не выбраться из этой западни. Здесь имеет место один из частных эпизодов знаменитой задачи трех тел. В обеих либрационных точках находятся около 1000 астероидов, имеющих общее название троянцы. Тем не менее, каждая группа имеет свое название. Астероиды, находящиеся впереди Юпитера называются "Греки", а движущиеся позади - "Троянцы". В этой гравитационной системе Солнце, Юпитер и троянцы находятся в вершинах двух равносторонних "космических" треугольников, т.е. расстояния между троянцами, Солнцем и Юпитером одинаковы - 5 астрономических единиц. Движутся эти астероиды с тем же периодом, что и Юпитер. Первые троянцы были открыты немецкими астрономами М.Вольфом и А Коппфом в 1906 году. Основная масса троянцев попалась в точки либрации, когда молодая внутренняя Солнечная система подвергалась интенсивной бомбардировке объектами из протопланетного диска. Это происходило через 650 миллионов лет после образования Солнечной системы. Астрономы считают, что все троянцы образовались на окраинах нашей планетной системы, а затем переместились в либрационные точки около Юпитера. Результаты, полученные при исследовании Патрокла международной группой ученых, дают весомое подтверждение к гипотезе о троянцах. Эти исследования проливают свет и на образование и эволюцию больших планет Солнечной системы. В течение нескольких сот миллионов лет после образования Солнечной системы, орбиты больших газовых планет были ближе к Солнцу. Они обращались по своим орбитам в тесном соседстве миллиардами больших астероидов (планетезималей), размерами 100 километров в диаметре и меньше. Взаимодействия с этими планетезималями заставили большие газообразные планеты "мигрировать" на более высокие орбиты около 3,9 миллиардов лет тому назад. Когда Юпитер и Сатурн обосновались на новых орбитах, они начали "раскидывать" планетезимали вокруг себя словно конфетти, и некоторые из них навсегда покинули Солнечную систему. В конце концов, для планетезималей просто не осталось места на близких к Солнцу орбитах, и они сгруппировались там, где их больше никто не беспокоил, т.е. в современном поясе Койпера за орбитой Нептуна. Тем не менее, пояс Койпера до сих пор является поставщиком короткопериодических комет, а небольшое число из объектов этого пояса были захвачены в Троянские гравитационные "водовороты" планет-гигантов, в частности Юпитером. Для подтверждения этой красивой гипотезы нужны новые наблюдения двойных астероидов. Если дальнейшие наблюдения подтвердят низкую плотность остальных астероидов, а также присутствие в их составе льда, то эту гипотезу можно будет перенести в разряд теорий.

Виновник нового открытия - астероид-троянец под номером 617 Патрокл - был открыт 17 октября 1906 года (в Лагранжевой точке L5) А.Коппфом из обсерватории в Гейдельберге (Heidelberg). В 2001 году обнаружилось, что он имеет небольшой спутник, и на сегодняшний день это - единственный обнаруженный двойной троянец. Звездная величина этого астероида не превышает 16m в периоды противостояния, поэтому он недоступен для наблюдений в любительские телескопы. Видимый диаметр малой планеты в периоды противостояния составляет 0,04 угловой секунды, а реальный его поперечник равен 122 километрам. Астероид изначально был открыт двойным, но низкое разрешение телескопов прошлого века не позволило получить отдельные изображения астероидов почти одинакового размера и яркости.

Кроме двойных астероидов среди малых планет существуют и кратные системы. В августе 2005 года был открыт первый тройной астероид 87 Сильвия, который находится значительно ближе к Солнцу в основном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Тройственность Сильвии была обнаружена в мощный 8-метровый телескоп VLT Южной Европейской Обсерватории (ESO) в Чили. Были определены орбиты астероидов-спутников и оценена плотность, которая оказалась такой низкой, что ученые предположили, что перед ними не цельный астероид, а груда слипшихся камней. Не смотря на всю мощь Очень Большого Телескопа, открытие было бы невозможным, если бы не адаптивная оптика, с успехом применяющаяся для устранения атмосферных возмущений. Система адаптивной оптики создает искусственную звезду в виде небольшой точки в верхней атмосфере Земли при помощи лазерного луча, который возбуждает атомы натрия, заставляя их излучать. Получившаяся искусственная звезда используется для отслеживания атмосферных возмущений, которые затем при помощи компьютера и подвижных зеркал телескопа устраняются. Зеркала просто "подстраиваются" под лучшее изображение. В результате получаются снимки высочайшего качества. Сейчас и на телескопе им. Вильяма Кека действует усовершенствованная система адаптивной оптики. Раньше участок хорошего неба, создаваемого адаптивной оптикой, был весьма мал, но теперь астрономы могут наблюдать с отличным качеством более крупные участки звездного неба Французская и американская группы наблюдателей опробовали эту технику для наблюдений Патрокла. С системой, обеспечивающей беспрецедентное разрешение, составляющее 58 угловых миллисекунд, были проведены пять наблюдений в инфракрасном диапазоне в ноябре 2004 и июле 2005 года. Наблюдения показали, что оба астероида обращаются друг около друга на расстоянии 680 километров вокруг общего центра масс с периодом 4,3 дня. Астрономы определили, что плотность Патрокла и его компаньона очень малы: 0,8 граммов на кубический сантиметр. Это значит, что погруженный в воду Патрокл и его спутник всплыли бы на поверхность и остались на плаву. Если предположить, что в состав астероидов водит скальный грунт, подобный тому, из которого состоят луны Юпитера Ганимед и Каллисто, то Патрокл и его спутник должны быть полыми! Поэтому ученые решили искать более разумное объяснение. Они считают, что астероиды состоят из пористого водяного льда, который делает эти объекты подобными кометам и небольшим объектам пояса Койпера, которые в большинстве своем имеют плотность менее плотности воды. Есть подозрение, что двойной Патрокл был образован, когда один большой астероид был разорван на части гравитационными приливными силами Юпитера. Это дает повод для того, чтобы признать некоторые двойные околоземные астероиды образованными в результате разрыва приливными силами Земли. Когда пришло время дать имя спутнику Патрокла, ученые решили дать ему имя одного из героев "Иллиады" Гомера. Поскольку Патрокл был другом Ахиллеса и героем Троянской Войны, то имя Ахиллес было бы самым подходящим именем для спутника Патрокла. Тем более, что они почти одного и того же размера. Но это имя уже носит другой астероид Ахиллес, поэтому небесному собрату Патрокла было присвоено имя Menoetius. Комитет Международного Астрономического Союза по именам небесных тел принял это имя, как предварительное. Астероид Menoetius имеет диаметр около 112 километров, что всего на 10 километров меньше, чем у Патрокла.

Проект исследования двойного астероида был реализован при поддержке National Science Foundation through the Science and Technology Center for Adaptive Optics и National Aeronautics and Space Administration (NASA). Источник: UC Berkeley News Release

Авторство, источник информации, публикация:

Перевод и подготовка к публикации, Козловский Александр
UC Berkeley News Release
Подготовка и выпуск проект 'Астрогалактика' 08.02.2006