Хаумеа

Хаумеа - карликовая планета Солнечная система

Это один из самых необычных известных объектов в Солнечной системе карликовая планета Хаумеа. И кроме, очевидной странности в виде очень сплюснутой формы у неё есть и другие интересные свойства. Но то что вы видите, фото вверху, это, конечно, нереальные кадры эта симуляция, изображение в представлении художника.

А вот это одна из лучших на сегодняшний день фотографий Хаумеа полученная с помощью телескопы Кека (фото ниже). Так откуда же мы знаем, что она плоская. Помимо, узнаем о необычных свойствах Хаумеа, так же разберёмся, как именно учёные узнали о ней и что сегодня известно. А ещё в истории Хаумеа не обошлось без небольшой драмы.

Хаумеа и спутники
Хаумеа и спутники

Кто открыл карликовую планету Хаумеа

Форма Хаумеа это эллипсоид, карликовая планета сильно сплюснута. И в первую очередь обусловлено, вполне понятным процессам, а именно очень быстрой скоростью вращения вокруг своей оси, но к этому мы ещё вернёмся. Открыли её сравнительно недавно, причём на открытие претендовало сразу две команды астрономов.

Возглавляемая Майклом Брауном командой были открыты множество других объектов пояса Койпера в том числе и известные карликовые планеты и такие, как Седна, Эрида и Макемаке. Брауна ещё называют убийцы Плутона, так как именно его открытие привели к развенчанию статуса Плутона, как девятой планеты Солнечной системы.

Вторая команда из испанского института астрофизики Андалусии в Гранаде под руководством Хосе-Луиш Ортиза.

Команда Брауна обнаружила объект, который мы теперь называем карликовая планета Хаумеа в декабре 2004 года в процессе поиска крупной планеты за пределами орбиты Нептуна. Обнаруженный объект был слишком мал и не подходил на роль полноценной планеты. И анонс открытия отложили и потом ещё несколько раз переносили по разным причинам. И в итоге аннотацию открытие опубликовали в июле 2005 года.

Команда же из Испании отправила электронное письмо на неделю позже 27 июля 2005 года. Однако они утверждали, что они обнаружили объект на снимках, сделанных ещё в 2003 году.

Ну всё бы ничего, в истории бывали случаи множественного открытия, то есть открытие сделанного разными учёными или командами учёных приблизительно в одно и то же время.

Однако оказалось, что за два дня до письма испанской команды кто-то читал логи и информацию о наблюдениях, куда и когда направляли американские телескопы. Данные были размещены в онлайне командой Брауна и записи сервера показывали, что к данным обращались именно из испанского института. После того как это стало известно, Браун вообще усомнился, что испанцы действительно смогли сами найти объект на снимках 2003 года без их данных. Но испанская команда утверждала, что они просто сверялись данными американцев, чтобы подтвердить своё открытие. Хотя в своём анонсе они этого никак не упомянули.

Хоть в итоге никаких противоправных действий обнаружены не было, но осадчик остался. Во избежание международного скандала долгое время не был указан первооткрыватели и объекту не присваивали имя. Так как обе команды предложили свой вариант.

Ну и, в конце концов, только три года спустя объект назвали Хаумеа в честь гавайской богини деторождения и плодородия. Название предложенная командой Брауна. Но местом открытия на сайте центра малых планет до сих пор значится Сьерра-Невада в Испании. Бывает и так, но, пожалуй, достаточно драмы и вернёмся к параметрам объекта.

Характеристики Хаумеа

Если у более сферических тел полярные и экваториальные оси хоть и отличаются, но незначительно, то у Хаумеа три разные по длине оси. Но вот конкретный размер в километрах точно неизвестен. В зависимости от оценок плотности объекта называют разные значения до 2300 километров по длинной оси, что сравнимо с Плутоном хотя тот не сплюснут. Однако есть и более скромные оценки.

В 2005 году командой Брауна Хаумеа были открыты два спутника. Впоследствии их назвали в честь дочерей Хаумеа. Более крупный спутник Хииака приблизительно 300-400 километров в поперечнике и с орбитальным периодом 49 дней.

И меньше по размерам Намака около 160 километров в поперечнике. Орбитальный период второго спутника 18 дней.

Наличие нескольких спутников у известных карликовых планет дело не частое, но Хаумеа идёт ещё дальше и у неё были обнаружены кольца приблизительно 70 километров шириной. Кольца лежат в одной плоскости с экватором Хаумеа и орбиты спутника Хииака.

Орбита Хаумеа похожа на другие орбиты объектов пояса Койпера, она сильно вытянута и ближайшая точка орбиты к Солнцу находится на расстоянии в 34 астрономические единицы, а самая далёкая 51 а. е. Плюс орбита имеет наклонение 28 градусов. Карликовая планета совершает полный круг по орбите за 284 года.
По одной из версий состав Хаумеа отличается от других ТНО, того же Плутона, в том, что у неё выше плотность и она состоит в основном из горных пород и покрыта тонким слоем водяного льда. Спектральные данные говорят о том, что оба спутника, вероятно, являются осколками самой Хаумеа отколовшиеся во время мощного столкновения в прошлом. Ещё на столкновение указывает существование так называемого семейства Хаумеа, в которой она сама и входит. Эта группа объектов пояса Койпера, у которых очень похожие орбиты и спектры, а значит и состав. Судя по всему, они имеют общее происхождение и, вероятно, остальные члены семейства — это осколки бывший ледяной мантии Хаумеа. Ну и, конечно, ещё на сценарий столкновения указывает рекордная скорость вращения. Возможно, когда-то Хаумеа была массивнее и выглядела менее экстравагантно, а имела более сферическую форму. Затем произошло столкновение с крупным телом, образовавшие спутники, объекты семейства Хаумеа и предавшие ей такую скорость вращения и, следовательно, сплюснутую форму.

Кстати, по некоторым оценкам при такой скорости вращения, Хаумеа ели удерживает гидростатическое равновесие и растянута до предела. Ещё считается, что на достаточно яркой поверхности Хаумеа присутствует пятно. Его так и называют тёмно-красным пятном.

Характеристики карликовой планеты Хаумеа
Характеристики карликовой планеты Хаумеа

Откуда это всё известно

Ну и теперь давайте разберёмся, откуда мы всё это знаем. Особенно что касается формы. Это Мемас спутник Сатурна (фото ниже), в основном состоящий изо льда. Его диаметр около 400 километров и считается, что это приблизительно нижний предел, при котором ледяное тело под действием собственной гравитации может принять сферическую форму, а не выглядеть как какую-нибудь астероид неправильной формы.

Мемас спутник Сатурна
Мемас спутник Сатурна

Для каменистых тел этот предел может быть на несколько сотен километров выше, но в любом случае Хаумеа объект достаточно крупный и, если бы не вращение не было бы и такой странной формы.

Похожий эффект испытывает и наша Земля только в гораздо меньшем масштабе. Экваториальный и полярный радиус и у нас отличаются на 22 километра ну и соответственно полярная ось на сорок четыре километра короче экваториальной.

Плутон в 1930 году и другие объекты пояса Койпера в двухтысячных, да и до сих пор открывают по одному принципу.

Снимает один и тот же участок неба в разное время и смотрят, изменил ли какой-то объект своё местоположение относительно звёзд.

Вот, например, испанские снимки карликовой планеты Хаумеа 2003 года, трёх разных дней. Обнаружения делалось очевидное не самыми мощными телескопами и из этих данных сложно что-то сказать об объекте.

Анимация из трёх снимков, сделанных 7, 9 и 10 марта 2003 года, на которых Хаумеа была открыта испанскими астрономами
Анимация из трёх снимков, сделанных 7, 9 и 10 марта 2003 года, на которых Хаумеа была открыта испанскими астрономами

А на изображение телескопа Кек и уже видны спутники, но даже по этому снимку мы не можем визуально определить форму, видим лишь световое пятно.

Карликовая планета Хаумеа и ее спутники, снятые камерой WFC2 космического телескопа Хаббла с 12 мая 2008 года по 19 мая 2008 года. Более яркая точка, вращающаяся вокруг Хаумеа, - это большая внешняя Луна Хииака, а более слабая точка-меньшая внутренняя Луна Намака. Эта анимация орбит лун охватывает 7 дней, и орбитальная плоскость Намаки ориентирована вертикально.
Карликовая планета Хаумеа и ее спутники, снятые камерой WFC2 космического телескопа Хаббла с 12 мая 2008 года по 19 мая 2008 года. Более яркая точка, вращающаяся вокруг Хаумеа, — это большая внешняя Луна Хииака, а более слабая точка-меньшая внутренняя Луна Намака. Эта анимация орбит лун охватывает 7 дней, и орбитальная плоскость Намаки ориентирована вертикально.

И тут нам на помощь приходит кривая блеска, вот пример графика, на котором показана кривая блеска. Она демонстрирует изменения яркости объекта во времени. Грубо говоря проводится множество наблюдений одного объекта и измеряется яркость.

Мы знаем, когда были сделаны снимки и какова была яркость. Эта информация наносится на график и получается кривая, каждая точка это отдельное наблюдение. Таким образом даже если не удаётся разрешить формы и деталей при помощи кривой блеска можно определить многие параметры. Особенно учитывая наблюдение с разными фильтрами на разных длинных волн.

Кривая блеска Хаумеа
Кривая блеска Хаумеа

Как выглядит кривая блеска Хаумеа и о чём она нам говорит. Давайте разберёмся, что мы тут видим. Во-первых, это наблюдение с разными фильтрами. Красные отметки показывают красный, синий это синий и зелёные метки — это участки инфракрасного диапазона. Данный график показывает один полный оборот вокруг своей оси, то есть так изменяется наблюдаемая нами яркость за период чуть меньше 4 часов. То есть уже только одна эта кривая говорит о том, что тело очень быстро вращается и это вращение самое быстрое для всех известных тел, более 100 километров, в диаметре в Солнечной системе.

Уже упоминалось, что на поверхности Хаумеа предполагается наличие красного пятна. Об этом тоже узнали из кривой.

Во-первых мы видим, что пики на графике несимметричны это говорит о том что противоположные стороны карликовой планеты отличаются, то есть когда она повёрнута к нам одной стороной, она выглядит ярче, а когда другой немного темнее. Это можно объяснить какой-то чертой поверхности, например, более тёмным участком.

Хороший пример похожего случая спутник Сатурна Япит. Он был открыт ещё в 1671 году, Джованни Кассини. Тогда Кассини видел лишь как точку, но заметил, что по мере движения по орбите яркость Япита заметно падала. И уже тогда предположил, что одна из его сторон темнее. Опять же ещё до первых снимков вблизи можно найти кривые блеска Япита, например, в статье за 1974 год.

И вновь основываясь на кривой, делались выводы об отличающимся цвете сторон Япита. Ну и потом это подтвердилось снимками Вояджера и ещё позже благодаря аппарату Кассини мы смогли увидеть Япет в деталях. Выводы основаны на кривой блеск были верны.

Теперь понятно откуда мы взяли тёмное пятно на одной из сторон. Но почему красное.

А данные о цвете удалось получить благодаря наблюдениям с разными фильтрами. Видите (фото внизу), здесь синий цвет проседает, значит, его интенсивность падает, следовательно, красный, наоборот, доминирует и это говорит о том, что тёмное пятно имеет красный оттенок. Но всё же почему учёные считают, что такая кривая блеска обусловлено именно формой. Ведь, в конце концов, она может быть причиной как формы, так и чёрт на поверхности с разной отражательной способностью, проще говоря яркостью для наблюдателя как с тем же Япетом.

Кривая блеска Хаумеа
Кривая блеска Хаумеа

Ну а здесь вход идёт уже физика. В любом случае такая кривая блеска говорит об очень быстром вращении. А если мы знаем физические параметры объекта, его массу, размер, плотность. То мы уже можем рассчитать, насколько, тело будет сплюснута у полюсов, при такой скорости вращения. Подобно тому как немного сжимается вдоль полярной оси Земля.

Как нам удалось узнать массу такого удалённого объекта? Да, в общем, точно так же, как и с большинством других тел Солнечной системы.

Гравитация, массу планеты можно измерить, если у неё есть спутник. Зная параметры орбиты спутника, используя теорию тяготения Ньютона и третий закон Кеплера можно рассчитать массу. Благо у Хаумеа спутники есть и именно благодаря им удалось рассчитать массу объекта. Она составляет 33% массы Плутона или 6% массы нашей Луны.

Ещё один важный параметр альбедо или отражательная способность. Спектральные данные говорят о том, что, возможно, до 80% поверхности Хаумеа это кристаллический водяной лёд. А нам известна, как он отражает свет, а нам ещё известна масса. И всё это позволяет оценить и размер, и плотность, хоть и с погрешностями. И тело с такими параметрами и с такой скоростью вращения должно иметь такую форму и всё это согласуется с наблюдаемой кривой блеска.

Но что ещё интереснее, это не всё и есть другой источник данных. Есть другой способ получения информации, астрономическое покрытие. Когда один объект закрывает собой звезду. При наличии необходимых данных можно предсказать, когда для наблюдателя на Земле объект закроет собой звезду и пронаблюдать это покрытие. Наблюдая, как постепенно тело закрывает собой звезду, как изменяется её свет в течение покрытия. Можно узнать размер объекта, наличие и параметры атмосферы и наличие колец. Собственного именно так и были открыты кольца. Покрытие наблюдалось сразу несколькими обсерваториями в 2017 году и, кроме основного события покрытия, свет звезды тускнел несколько раз, до и после основного покрытия самой Хаумеа. Из этих данных и реконструируются наличие узких и плотных колец.

Покрытие помогло уточнить размер, ну, и по сути, напрямую получить проекцию объекта, которая подтвердила вытянутую и сплюснутую форму.

Безусловно, в современных оценках размера и плотности есть погрешности, и наиболее точную информацию мы сможем получить, отправив к Хаумеа аппарат, как это было с Плутоном. И возможно, как опять с тем же Плутоном она ещё преподнесёт нам сюрпризы, хотя пока, к сожалению, нет ни одной запланированной миссии. И даже если её всё же запланируют, в зависимости от года запуска, аппарат будет добираться до Хаумеа от 14 до 25 лет.

В общем, если мы и увидим снимки Хаумеа с близкого расстояния, то не раньше, чем через пару десятков лет, а то и больше. Но всё же, помимо того, что Хаумеа с её свойствами являются удивительным телом, это отличный пример того, как много можно узнать в той ситуации, когда на первый обывательский взгляд это кажется практически невозможным.

Оцените статью
Добавить комментарий