Хто мешкає у поясі астероїдів?

Більшість метеоритів, які потрапляють на Землю, були викинуті з примітивних малих тіл, таких як астероїди. Більшість з них мешкає в поясі астероїдів між Марсом і Юпітером, тобто на відстанях від 2,1 до 3,3 астрономічної одиниці від Сонця. Однією з основних гіпотез щодо формування цього поясу, він з'явився безпосередньо поблизу Юпітера, який своєю гравітацією змушував планетезималі розсіюватися, замість того, щоб створювати нові планети. Тому в результаті у нас є величезна кількість об'єктів різноманітних розмірів, переважно неправильної форми, які досить просторо рухаються по своїх орбітах і діляться на сім'ї та групи за однаковими орбітальними параметрами.

Однак і навіть після того, як планетарна міграція завершилася, Сонячна система вже сформувалася і набула такого вигляду, якою ми бачимо її зараз, астероїди у поясі все ще продовжують «еволюціонувати», змінюючись у наслідок зіткнень між собою. Так вони втрачають речовину, обмінюються нею та все менше залишаються схожими на те, чим були спочатку. Втім, астероїди розміром більше сотні кілометрів у діаметрі вважають умовно «недоторканими» — їм вдалося уникнути катастрофічного руйнування, що означає, що ці об'єкти можна розглядати як останні залишки початкової популяції планетезималей, які населяли внутрішню частину Сонячної системи на початку її формування. Власне їх і досліджували японські вчені з Японської агенції аерокосмічних досліджень (JAXA) у ближньому інфрачервоному спектрі, щоб знайти нові астероїди, дослідити їхній склад та доповнити наші дані про умови формування Сонячної системи.

Чому там нема місця для ТНО?

Транснептуновими об'єктами (ТНО) є тіла з околиць Сонячної системи, ще далі від найбільш далекої планети Нептуна. Вони нагадують астероїди з поясу астероїдів та утворюють пояс Койпера, розсіяний диск і хмару Оорта, але внаслідок того, що сформувалися набагато далі, мають інакший хімічний склад. Наприклад, низька температура дозволила їм мати у своєму складі велику кількість льоду і летких речовин. Тобто хтось подібний утворитися у поясі астероїдів не міг, бо став би схожим на «місцевих», а щоб долетіти, їм потрібно подолати принаймні 20-30 астрономічних одиниць. Втім, спектральний аналіз поясу знайшов там два «підозріло» червоних об'єкти. Один діаметром у 111,3 кілометра назвали 203 Помпея, а другий, 269 Юстиція, виявився у два рази меншим з діаметром у 54,4 кілометра.

Обидва вони могли б «з натяжкою» за розмірами зійти за типових мешканців поясу астероїдів, однак мали надзвичайне для місцевості альбедо, тобто відбивальну здатність — 0.045 та 0,080 відповідно. Це більше за «найчервоніших астероїдів» поясу D-типу, які містять багато летючих компонентів, таких як вода і вуглекислий газ, і ймовірно утворилися за межами снігової лінії вуглекислого газу, де вуглекислий газ утворював тверді частинки (а також водяний лід). 203 Помпея і 269 Юстиція радше схожі на транснептунові об'єкти або кентаврів, що займають проміжне становище між кометами і астероїдами, але зовсім не схожі на звичні астрономам астероїди. Спектроскопічний аналіз передбачає покриття їх простими органічними сполуками, такими як метан і метанольний лід, а також присутність суміші дрібнозернистих силікатів та силікатів з низьким вмістом заліза. А тому астрономам ще належить знайти правдоподібне пояснення тому, чому ці два об'єкти все ще дуже червоні та чому досі їх знайшли таких тільки два.

На малюнку ліворуч типові спектри відомих на сьогодні близькоземних астероїдів, астероїдів з головного поясу та троянських астероїдів з найменшим альбедо. Малюнок праворуч є порівнянням кентаврів та об’єктів Сонячної системи зовнішнього краю з альбедо 0,1 або менше, зі спектром 203 Помпеї і 269 Юстиції, що прирівнює їх до ТНО. Hasegawa et al. 2021

Як тіла могли там опинитися?

Ексцентриситети 203 Помпеї і 269 Юстиції набагато менші, ніж у типових короткоперіодичних комет і кентаврів. Це дає змогу припустити, що вони потрапили у пояс астероїдів не в результаті взаємодії з Нептуном після стадії міграції ранньої Сонячної системи, але ще до цього, коли планети не зайняли свої позиції. Їхні спектральні та поляриметричні характеристики вказують, що єдиним місцем, де 203 Помпея і 269 Юстиція могли утворитися — це поблизу зовнішнього краю Сонячної системи. Загалом теоретичні моделі не забороняють таким тілам потрапляти у пояс астероїдів, однак поки це перші його мешканці з подібними характеристиками. Астрономи сподіваються, що їх можна використати як носіїв даних, які досі ми могли б отримати лише злітавши на край Сонячної системи.

Поки незрозуміло, звідки у головному поясі взялися 203 Помпея і 269 Юстиція, у ньому є й інші цікаві мешканці. Наприклад, нещодавно ми писали, як Психея виявилася менш металевою, ніж вважалося, а тому може потрапити у список астероїдів, яких вчені ласкаво називають купою щебеню — як-то астероїди Рюгу та Бенну. Останній до речі опинився за межами поясу астероїдів 1,75 мільйона років тому та може містити порожнечу в ядрі, а на початку минулого року японська міжпланетна станція «Хаябуса-2» відправила на Землю зразки ґрунту з астероїда Рюгу. Більше про подібні об'єкти Сонячної системи та теорії їхнього формування ми розповідали у матеріалі «Малі тіла Сонячної системи і де їх шукати».