Астрономи дійшли висновку, що карликова планета Гаумеа, розташована за орбітою Нептуна на околиці Сонячної системи, володіє щільним кам'яним ядром, оточеним багатою на лід оболонкою. До такого результату дослідники прийшли, проаналізувавши рух двох супутників Гаумеї за даними спостережень космічного телескопа «Габбл», накопиченими за два десятиліття. Пряме дослідження надр цього віддаленого небесного тіла на сьогодні неможливе, тому вчені вдалися до непрямого методу: за характером орбіт супутників вони оцінили розподіл маси всередині планети та побудували нову динамічну модель системи.

Гравітаційний «відбиток» надр: параметр J2

Ключовим інструментом аналізу став параметр J2, що характеризує відхилення гравітаційного поля Гаумеї від поля ідеально сферичного тіла. Чим сильніше планета витягнута і чим нерівномірніше розподілена її маса, тим помітніше це відхилення. Астрономи одночасно оцінили маси супутників і значення J2, використовуючи точні вимірювання положень супутників, отримані «Габблом» протягом приблизно двадцяти років. Отримане значення J2 несе в собі інформацію про те, як саме маса сконцентрована всередині Гаумеї: у центрі чи ближче до поверхні, у щільному ядрі чи у більш пухкій оболонці.

Покриття зір як інструмент визначення форми

Для зіставлення гравітаційних даних з геометрією планети дослідники залучили спостереження покриттів зір. Коли Гаумеа проходить перед далекою зіркою, зміна блиску зорі в часі дозволяє з високою точністю відновити розміри та форму об'єкта. Спільний аналіз виміряного J2 та моделей форми, побудованих за даними покриттів, дозволив астрономам зробити висновок про наявність двох основних компонентів надр: щільного кам'яного ядра та оточуючої його крижаної оболонки. Саме така двошарова структура найкраще узгоджується з гравітаційним полем, що спостерігається, та витягнутою формою планети.

Що поки залишається невизначеним

Водночас автори дослідження підкреслюють, що точну внутрішню структуру Гаумеї встановити поки не вдалося. Наявних даних недостатньо, щоб надійно визначити щільність ядра і оболонки або однозначно вирішити, чи складається планета з двох основних шарів, чи її будова складніша. Моделі також дещо краще узгоджуються з припущенням, що Гаумеа зберегла частину своєї первісної деформованої форми — так звану «викопну» фігуру, що залишилася після ранніх етапів еволюції. Проте ця статистична перевага поки недостатньо переконлива, щоб вважати гіпотезу підтвердженою.

Перспективи та значення для транснептунової популяції

Для перевірки й уточнення висновків будуть потрібні нові спостереження супутників Гаумеї та додаткові покриття зір, які дозволять точніше визначити гравітаційне поле і форму планети та звузити коло можливих моделей її надр. Автори також пов'язують отримані результати з ширшим контекстом: за їхньою оцінкою, кам'яні ядра та підповерхневі океани можуть бути широко поширені серед транснептунових карликових планет. При цьому наявність підповерхневого океану безпосередньо всередині Гаумеї дане дослідження не підтвердило. Робота робить внесок у розуміння геологічної та хімічної еволюції малих тіл на околицях Сонячної системи і задає орієнтири для майбутніх місій і спостережень.