Группа астрономов из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института обнаружила необычный объект под названием 2020 VN40, который находится очень далеко за орбитой Нептуна. Этот объект относится к группе транснептуновых объектов — тел, обращающихся вокруг Солнца за пределами орбиты Нептуна.
Особенность 2020 VN40 в том, что он делает один оборот вокруг Солнца ровно за то время, за которое Нептун совершает десять оборотов. Это первый раз, когда учёные нашли такой резонанс — когда движения двух объектов связаны особым числовым отношением.
Открытие помогает понять, как движутся и развиваются объекты в отдалённых областях Солнечной системы. Оно подтверждает, что многие из них временно «попадают» под влияние Нептуна, движутся вместе с ним и меняют свои орбиты.
Для поиска 2020 VN40 использовалась программа LiDO, работающая с несколькими телескопами, включая Канадско-Французско-Гавайский, Джемини и Magellan Baade. Учёные искали тела, которые движутся по большим и сильно наклонённым орбитам далеко от плоскости земной орбиты.
2020 VN40 движется по очень наклоненной орбите и находится примерно в 140 раз дальше от Солнца, чем Земля. Интересно, что он приближается к Солнцу в то же время, когда Нептун находится поблизости, чего обычно не бывает у подобных транснептуновых объектов. Из-за наклона орбиты на карте кажется, что они близки, но на самом деле они находятся на разной высоте относительно плоскости Солнечной системы.
Это движение похоже на новый музыкальный ритм в знакомой мелодии и может изменить понимание того, как движутся отдалённые объекты в Солнечной системе.
До сих пор в рамках программы LiDO обнаружено более 140 подобных объектов, и учёные надеются найти ещё больше с помощью мощных новых телескопов, например, обсерватории Веры Рубин.
Как говорит исследователь Кэтрин Волк, это только начало — учёные открывают новые детали о прошлом и развитии нашей Солнечной системы.
Небольшая команда, возглавляемая Сихао Ченгом, Мартином А. и Хелен Чулджян из Школы естественных наук Института перспективных исследований, обнаружила необычный транснептуновый объект (TNO), названный 2017 ИЗ 2018, на окраине нашей Солнечной системы.
Потенциально TNO достаточно велика, чтобы считаться карликовой планетой, в той же категории, что и гораздо более известный Плутон. Новый объект является одним из самых удаленных видимых объектов в нашей Солнечной системе и, что немаловажно, наводит на мысль о том, что пустой участок пространства, который, как считается, существует за Нептуном в поясе Койпера, на самом деле вовсе не пуст.
Ченг сделал это открытие вместе с коллегами Цзясюанем Ли и Эритасом Яном из Принстонского университета, используя передовые вычислительные методы для определения характерной траектории объекта на небе. Новый объект был официально объявлен Центром малых планет Международного астрономического союза 21 мая 2025 года и представлен в предвариательном отчете arXiv.
Транснептуновые объекты — это малые планеты, которые вращаются вокруг Солнца на большем среднем расстоянии, чем орбита Нептуна. Новый ТНО выделяется по двум причинам: своей экстремальной орбитой и значительными размерами.
«Апогей объекта — самая удаленная точка его орбиты от Солнца — превышает более чем 1600 астрономических единиц», — объясняет Ченг. «В то же время, перигелий — ближайшая точка орбиты к Солнцу — составляет 44,5 астрономической единицы, что схоже с орбитой Плутона».
Орбита карликовой планеты "2017 OF201".
Эта экстремальная орбита, на прохождение которой объекту требуется около 25 000 лет, свидетельствует о сложной истории гравитационных взаимодействий.
"Должно быть, он пережил близкое столкновение с планетой-гигантом, в результате чего был выброшен на широкую орбиту", - говорит Янг.
"Возможно, в его миграции было несколько этапов. Возможно, что этот объект был сначала выброшен в облако Оорта, самую удаленную область в нашей Солнечной системе, которая является домом для многих комет, а затем отправлен обратно", - добавляет Ченг.
«Многие транснептуновые объекты имеют орбиты, которые, кажется, группируются в определенных ориентациях, но 2017 OF201 отклоняется от этого», — говорит Ли.
Эта кластеризация была интерпретирована как косвенное свидетельство существования другой планеты в Солнечной системе, планеты X или Девятой планеты, которая могла бы гравитационно направлять эти объекты в их наблюдаемую структуру. Существование 2017 года из 201201 в качестве исключения из такой кластеризации потенциально может поставить под сомнение эту гипотезу.
Ченг и его коллеги оценивают диаметр 2017 OF201 в 700 км, что делает его вторым по величине известным объектом на такой широкой орбите. Для сравнения, диаметр Плутона составляет 2,377 км. Необходимы дальнейшие наблюдения, возможно, с использованием радиотелескопов, чтобы определить точный размер объекта.
Ченг обнаружил этот объект в рамках продолжающегося исследовательского проекта по выявлению ТНО и возможных новых планет во внешней части Солнечной системы. Объект был идентифицирован путем точного определения ярких пятен в базе данных астрономических изображений, полученных с помощью телескопа Виктора М. Бланко и Канадско-французского телескопа на Гавайях (CFHT), и попытки связать все возможные группы таких пятен, которые, по-видимому, перемещались по небу так, как это мог бы сделать один TNO.
Этот поиск был проведен с использованием эффективного в вычислительном отношении алгоритма, разработанного Ченгом. В конечном итоге они идентифицировали 2017 год из 2012 на 19 различных снимках, сделанных в течение 7 лет.
Это открытие имеет важное значение для нашего понимания внешней части Солнечной системы. Ранее считалось, что область за пределами пояса Койпера, где находится объект, практически пуста, но открытие команды говорит о том, что это не так.
Ретроградное движение транснептуного объекта "2017 OF201".
"2017 OF201 проводит лишь 1% своего орбитального времени вблизи нас, что делает его обнаружение возможным. Наличие этого единственного объекта предполагает существование еще около ста подобных объектов с аналогичными орбитами и размерами; они просто слишком удалены, чтобы быть обнаруженными в настоящее время," — утверждает Ченг.
"Несмотря на то что достижения в области телескопов позволяют нам исследовать удаленные уголки Вселенной, в нашем собственном Солнечном системе все еще остается множество неизведанных тайн."
Обнаружение также подчеркивает силу открытой науки. "Все данные, которые мы использовали для идентификации и характеристики этого объекта, являются архивными, доступными для любого желающего, а не только для профессиональных астрономов," — отмечает Ли.
"Это означает, что революционные открытия не ограничиваются лишь теми, кто имеет доступ к крупнейшим телескопам мира. Любой исследователь, студент или даже гражданский ученый с необходимыми инструментами и знаниями мог бы сделать это открытие, подчеркивая важность совместного использования научных ресурсов."
По разным оценкам, от трети до половины звезд нашей галактики входят в состав кратных звездных систем. По мнению коллектива исследователей из Гарвардского университета, в момент своего рождения Солнце также входило в состав двойной системы. Это могло бы объяснить предполагаемые особенности строения облака Оорта и наблюдаемые аномалии в орбитах транснептуновых объектов.
Астрономы считают, что на дальних рубежах Солнечной системы расположена обширная сферическая область, состоящая из огромного количества ледяных тел. Они находятся там со времен формирования Солнца. Именно облако Оорта является «поставщиком» долгопериодических комет, время от времени пролетающих через внутреннюю часть Солнечной системы.
Другая важная особенность дальних рубежей Солнечной системы заключается в том, что в орбитах многих транснептуновых объектах имеются аномалии. Одно из наиболее популярных объяснений этого феномена заключается в существовании еще неоткрытой девятой планеты, чья гравитация влияет на эти объекты.
В попытке объяснить упомянутые особенности, исследователи из Гарварда рассмотрели возможность, что наше Солнце сформировалось в составе двойной системы.
Моделирование показало, что если у нашей звезды имелся компаньон схожей с ним массы, располагавшийся на настоянии около 1500 а. е., то радиус их гравитационного влияния был бы в 20 раз больше, чем у одиночной звезды. Такая система смогла бы захватить значительное количество объектов из окружающего пространства. Также это бы неплохо объяснило вытянутую орбиту девятой планеты. Кроме того, подобный сценарий означает, что на дальних рубежах Солнечной системы должна существовать целая популяция еще не открытых карликовых планет.
Но если наша звезда действительно обладала компаньоном — что же с ним случилось? По мнению ученых, в какой-то момент он покинул Солнечную систему из-за гравитационного взаимодействия с другими членами звездного скопления, в котором изначально сформировалось Солнце.
Астрономы нашли транснептуновый объект при помощи любительского телескопа
Область за орбитой Нептуна является домом для большого количества ледяных тел, оставшихся со времен формирования Солнечной системы. Она известна под названием пояс Койпера. Эта область крайне интересует астрономов. Объекты пояса Койпера представляют своеобразную машину времени. Изучая их, исследователи могут лучше понять, как происходила эволюция Солнечной системы.
К сожалению, в наших знаниях о поясе Койпера до сих пор имеется много пробелов. Современные телескопы могут находить крупные транснептуновые объекты, что позволяет примерно оценить их общее количество. Однако тела диаметром менее 10 км слишком малы, чтобы их можно было увидеть напрямую. Поэтому вопрос об их распределении остается открытым.
Команда японских астрономов попыталась решить эту проблему, используя косвенный метод. Время от времени объекты пояса Койпера «заслоняют» свет фоновых звезд. Такие события называются покрытиями. Разумеется, не зная орбиты объекта, невозможно заранее определить время покрытия. Однако если нацелить телескоп на большой участок неба и вести непрерывные наблюдения, то по теории вероятности рано или поздно он должен будет зафиксировать подобное событие.
В рамках проекта OASES (Organized Autotelescopes for Serendipitous Event Survey), японские исследователи развернули два 28-сантиметровых любительских астрографа Rowe—Ackermann Schmidt. Они были установлены на крыше школы на острове Мияко. В общей сложности наблюдения заняли 60 часов. Проанализировав сделанные телескопами снимки, астрономы действительно обнаружили следы покрытия звезды. Перепроверив полученные данные, исследователи заключили, что оно было вызвано транснептуновым объектом радиусом всего в 1,3 км.
Подсчитав вероятность случившегося события, ученые пришли к выводу, что на каждый квадратный градус небесной сферы должно приходиться порядка 60 тыс. объектов пояса Койпера радиусом не менее 1,2 км. Эта оценка согласуется с современными моделями образования Солнечной системы.
Известная команда охотников за транснептуновыми объектами в составе Скотта Шеппарда, Чедвика Трухильо и Дэвида Толена объявила (https://arxiv.org/abs/1810.00013) об обнаружении нового крупного тела на границах Солнечной системы. Вновь открытый объект получил обозначение 2015 TG387. Сами исследователи неофициально назвали его «Гоблин».
«Гоблин» был впервые замечен расположенным на Гавайях телескопом Subaru 3 октября 2015 года. Последующие наблюдения показали, что объект движется по весьма вытянутой орбите. В перигелии он приближается к Солнцу на дистанцию в 65 а.е. (9.7 млрд км), в афелии удаляется на 2000 а. е. (300 млрд км). На один оборот ему требуется около 40 тысяч лет. На данный момент «Гоблин» находится на расстоянии 80 а.е. от Солнца.
«Гоблин» является достаточно крупным объектом. Исходя из его альбедо, астрономы оценили диаметр тела в 300 км. Анализ орбиты объекта показал, что в долгосрочной перспективе она является достаточно стабильной — хотя на нее и могут влиять сближения Солнца с другими звездами.
По мнению Шеппарда и Трухильо, наряду с транснептуновыми объектами Седна и 2012 VP113, «Гоблин» входит в состав внутренней части облака Оорта. Так называют гипотетический удаленный регион Солнечной системы, населенный ледяными телами. Скорее всего, «Гоблин» лишь один из множества подобных объектов, движущихся по весьма вытянутым орбитам. По оценке Шеппарда и Трухильо, в общей сложности внутренняя часть облака Оорта насчитывает свыше двух миллионов тел диаметром более 40 км. Их общая масса в несколько раз превышает масса Главного пояса астероидов.
Также астрономы отмечают, что обнаружение «Гоблина» является косвенным подтверждением гипотезы о существовании на дальних рубежах Солнечной системы еще не открытой массивной планеты. Орбитальные параметры объекта соответствуют характеристикам группы транснептуновых тел, на которые, как считается, влияет ее гравитация.
