Астрономы пришли к выводу, что карликовая планета Хаумеа, расположенная за орбитой Нептуна на окраине Солнечной системы, обладает плотным каменным ядром, окружённым богатой льдом оболочкой. К такому результату исследователи пришли, проанализировав движение двух спутников Хаумеа по данным наблюдений космического телескопа «Хаббл», накопленных за два десятилетия. Прямое исследование недр этого отдалённого небесного тела на сегодняшний день невозможно, поэтому учёные прибегли к косвенному методу: по характеру орбит спутников они оценили распределение массы внутри планеты и построили новую динамическую модель системы.
Гравитационный «отпечаток» недр: параметр J2
Ключевым инструментом анализа стал параметр J2, характеризующий отклонение гравитационного поля Хаумеа от поля идеально сферического тела. Чем сильнее планета вытянута и чем неравномернее распределена её масса, тем заметнее это отклонение. Астрономы одновременно оценили массы спутников и значение J2, используя точные измерения положений спутников, полученные «Хабблом» на протяжении примерно двадцати лет. Полученное значение J2 несёт в себе информацию о том, как именно масса сконцентрирована внутри Хаумеа: в центре или ближе к поверхности, в плотном ядре или в более рыхлой оболочке.
Покрытия звёзд как инструмент определения формы
Для сопоставления гравитационных данных с геометрией планеты исследователи привлекли наблюдения покрытий звёзд. Когда Хаумеа проходит перед далёкой звездой, изменение блеска звезды во времени позволяет с высокой точностью восстановить размеры и форму объекта. Совместный анализ измеренного J2 и моделей формы, построенных по данным покрытий, позволил астрономам сделать вывод о наличии двух основных компонентов недр: плотного каменного ядра и окружающей его ледяной оболочки. Именно такая двухслойная структура наилучшим образом согласуется с наблюдаемым гравитационным полем и вытянутой формой планеты.
Что пока остаётся неопределённым
Вместе с тем авторы исследования подчёркивают, что точную внутреннюю структуру Хаумеа установить пока не удалось. Существующих данных недостаточно, чтобы надёжно определить плотность ядра и оболочки или однозначно решить, состоит ли планета из двух основных слоёв либо её строение более сложное. Модели также несколько лучше согласуются с предположением, что Хаумеа сохранила часть своей первоначальной деформированной формы — так называемую «ископаемую» фигуру, оставшуюся после ранних этапов эволюции. Однако это статистическое преимущество пока недостаточно убедительно, чтобы считать гипотезу подтверждённой.
Перспективы и значение для транснептуновой популяции
Для проверки и уточнения выводов потребуются новые наблюдения спутников Хаумеа и дополнительные покрытия звёзд, которые позволят точнее определить гравитационное поле и форму планеты и сузить круг возможных моделей её недр. Авторы также связывают полученные результаты с более широким контекстом: по их оценке, каменные ядра и подповерхностные океаны могут быть широко распространены среди транснептуновых карликовых планет. При этом наличие подповерхностного океана непосредственно внутри Хаумеа данное исследование не подтвердило. Работа вносит вклад в понимание геологической и химической эволюции малых тел на окраинах Солнечной системы и задаёт ориентиры для будущих миссий и наблюдений.
