486958 Аррокот ( предварительное обозначение 2014 MU 69 ; ранее называлось Ультима Туле [b] ) — транснептуновский объект, расположенный в поясе Койпера . Аррокот стал самым дальним и самым примитивным объектом в Солнечной системе , который посетил космический корабль, когда космический зонд НАСА «Новые горизонты» совершил пролет 1 января 2019 года . ) в длину, состоит из двух планетезималей диаметром 21 и 15 км (13 и 9 миль), соединенных вдоль своих главных осей. С периодом обращения около 298 лет и низким наклонением и эксцентриситетом орбиты Аррокот классифицируется как холодный классический объект пояса Койпера .
Аррокот был открыт 26 июня 2014 года астрономом Марком Буи и поисковой группой «Новые горизонты» с использованием космического телескопа Хаббла в рамках поиска объекта пояса Койпера, на который « Новые горизонты» должны нацелиться в своей первой расширенной миссии; он был выбран среди двух других кандидатов, 2014 OS 393 и 2014 PN 70 , и стал основной целью миссии. [23]
Когда Аррокот впервые был обнаружен космическим телескопом Хаббла в 2014 году, он получил обозначение 1110113Y в контексте поиска телескопом объектов пояса Койпера [24] и для краткости получил прозвище «11». [25] [26] О его существовании в качестве потенциальной цели зонда « Новые горизонты» НАСА объявило в октябре 2014 года [27] [28] , и он был неофициально обозначен как «Потенциальная цель 1» или PT1 . [26] Его официальное предварительное обозначение , 2014 MU 69 , было присвоено Центром малых планет в марте 2015 года, после того как было собрано достаточно орбитальной информации. [26] Предварительное обозначение указывает на то, что Аррокот была 1745-й малой планетой , получившей предварительное обозначение во второй половине июня 2014 года. [c] После дальнейших наблюдений, уточняющих ее орбиту, 12 марта ей был присвоен постоянный номер малой планеты 486958. 2017. [30]
Перед пролетом 1 января 2019 года НАСА предложило общественности предложить псевдоним для объекта. [31] Один из вариантов, Ultima Thule , [b] был выбран 13 марта 2018 года. [6] [32] Туле ( древнегреческий : Θούλη , Thoulē ) — самое северное место, упомянутое в древнегреческой и римской литературе и картографии . в то время как в классической и средневековой литературе ultima Thule (лат. «самый дальний Туле») приобрела метафорическое значение любого отдаленного места, расположенного за «границами известного мира». [33] [6] Как только было установлено, что тело представляет собой двудольную контактную двойную систему, команда New Horizons прозвала большую долю «Ультима», а меньшую долю «Туле». [34] Теперь они официально называются «Вэну» и «Виё» соответственно. [35]
В ноябре 2019 года Международный астрономический союз (МАС) объявил постоянное официальное название объекта — Аррокот . [36]
Аррокот был назван в честь слова на языке Поухатан региона Тайдуотер в Вирджинии и Мэриленде на востоке Соединенных Штатов. [37] Язык Powhatan вымер в конце 18 века, и о нем мало что было записано. В старом списке слов аррокот обозначается как «небо», но, похоже, на самом деле оно означало «облако». [д]
Имя Аррокот было выбрано командой New Horizons для обозначения народа Поухатан , коренного населения региона Тайдуотер. [37] Космический телескоп «Хаббл» и Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса работали в Мэриленде и принимали активное участие в открытии Аррокота. [37] [40] С разрешения старейшин индейского племени Памунки имя Аррокот было предложено МАС и официально объявлено командой « Новые горизонты» на церемонии, состоявшейся в штаб-квартире НАСА в округе Колумбия 12 ноября. 2019. [37] Перед церемонией название было принято Центром малых планет МАС 8 ноября, а цитата об именовании команды New Horizons была опубликована в циркуляре малых планет 12 ноября. [40]
Аррокот — контактная двойная система, состоящая из двух долей (lobi), соединенных узкой шейкой или талией, которая окружена яркой полосой под названием Akasa Linea . [34] Лоби, вероятно, когда-то были двумя объектами, которые позже слились в медленном столкновении. [41] Размер большей доли, Wenu, составляет около 21,6 км (13,4 миль) по самой длинной оси [42] , а меньшая лобус, Weeyo, имеет длину 15,4 км (9,6 миль) по самой длинной оси. [43] Вену имеет чечевицеобразную форму, сильно уплощенную и умеренно удлиненную. [42] Судя по моделям формы Аррокота, построенным на основе изображений, полученных космическим кораблем «Новые горизонты» , размеры Вену составляют примерно 21 км × 20 км × 9 км (13,0 × 12,4 × 5,6 миль). Напротив, Уио менее плоский, его размеры составляют 15 × 14 × 10 км (9,3 × 8,7 × 6,2 мили). В целом длина Аррокота составляет 36 км (22 мили) по самой длинной оси и около 10 км (6,2 мили) в толщину, при этом центры лоби отделены друг от друга на 17,2 км (10,7 мили). [13] [44]
Учитывая эквивалентные по объему диаметры лепестков 15,9 км (9,9 миль) и 12,9 км (8,0 миль), соотношение объемов Вену и меньшего Виё составляет примерно 1,9: 1,0, что означает, что объем Вену почти вдвое больше, чем у Вейо. В целом объем Аррокота составляет около 3210 км 3 (770 кубических миль), хотя эта оценка во многом неопределенна из-за слабых ограничений на толщину лоби. [44]
До пролета корабля «Новые горизонты» над Аррокотом звездные затмения Аррокота предоставили доказательства его двулопастной формы. [45] Первое детальное изображение Аррокота подтвердило его двухлопастный вид и было описано Аланом Стерном как «снежный человек», поскольку лоби выглядели отчетливо сферическими. [46] 8 февраля 2019 года, через месяц после пролета «Новых горизонтов» , Аррокот оказался более сплющенным, чем первоначально предполагалось, на основании дополнительных изображений Аррокота, сделанных « Новыми горизонтами» после его наибольшего сближения. Сплющенный лобус Вену описывался как «блин», а Вейо описывался как «грецкий орех», поскольку он казался менее сплющенным. Наблюдая за тем, как невидимые части Аррокота затмевают фоновые звезды, ученые смогли затем очертить формы обеих долей. [47] Причина неожиданно сплюснутой формы Аррокота неясна, существуют различные объяснения, включая сублимацию или центробежные силы . [48] [49]
Самые длинные оси долей почти совпадают с осью вращения , расположенной между ними. [42] Такое почти параллельное расположение долей предполагает, что они были взаимно привязаны друг к другу, вероятно, из-за приливных сил , прежде чем слиться. [42] Расположение лоби подтверждает идею о том, что они образовались индивидуально в результате слияния облака ледяных частиц. [50]
Измерения спектра поглощения Аррокота с помощью спектрометра LEISA компании New Horizons показывают, что спектр Аррокота демонстрирует сильный красный спектральный наклон , простирающийся от красных до инфракрасных длин волн в диапазоне 1,2–2,5 мкм . [42] Спектральные измерения с помощью LEISA выявили наличие метанола , цианистого водорода , водяного льда и сложных органических соединений на поверхности Аррокота. [51] [52] Одна конкретная полоса поглощения в спектре Аррокота при 1,8 мкм указывает на то, что эти органические соединения богаты серой . [53] Учитывая обилие метанола на поверхности Аррокота, прогнозируется, что соединения на основе формальдегида , образующиеся в результате облучения, также должны присутствовать, хотя и в форме сложных макромолекул . [54] Спектр Аррокота имеет сходство со спектром 2002 VE 95 и кентавра 5145 Pholus , которые также демонстрируют сильные красные спектральные наклоны наряду с признаками присутствия метанола на их поверхности. [42]
Предварительные наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл в 2016 году показали, что Аррокот имеет красную окраску, похожую на другие объекты пояса Койпера и кентавров , таких как Фол . [55] [42] Цвет Аррокота краснее, чем у Плутона , поэтому он принадлежит к «ультракрасной» популяции холодных классических объектов пояса Койпера. [56] [57] Красная окраска Аррокота вызвана наличием смеси сложных органических соединений, называемых толинами , которые образуются в результате фотолиза различных простых органических и летучих соединений космическими лучами и ультрафиолетовым солнечным излучением. Присутствие богатых серой толинов на поверхности Аррокота означает, что летучие вещества, такие как метан, аммиак и сероводород , когда-то присутствовали на Аррокоте, но были быстро потеряны из-за небольшой массы Аррокота. [58] [53] Однако менее летучие материалы, такие как метанол, ацетилен , этан и цианистый водород , могут сохраняться в течение более длительного периода времени и, вероятно, могут быть причиной покраснения и производства толинов на Аррокоте. [42] Считалось, что фотоионизация органических соединений и летучих веществ на Аррокоте приводит к образованию газообразного водорода , который будет взаимодействовать с солнечным ветром , хотя инструменты SWAP и PEPSSI компании New Horizons не обнаружили никаких признаков взаимодействия солнечного ветра вокруг Аррокота. [42]
Судя по цветовым и спектральным измерениям Аррокота, поверхность демонстрирует тонкие различия в цвете среди элементов поверхности. [51] Спектральные изображения Аррокота показывают, что область Акаса (шея) и особенности линий кажутся менее красными по сравнению с центральной областью меньшей доли Вейо. В большей доле Вену также видны более красные области, неофициально известные командой New Horizons как «отпечатки пальцев» . Отпечатки большого пальца расположены рядом с конечностью Вену. [10] Альбедо поверхности или отражательная способность Аррокота варьируется от 5 до 12 процентов из-за различных ярких особенностей на его поверхности. [42] Его общее геометрическое альбедо , количество отраженного света в видимом спектре, измеряется на уровне 21 процента, что типично для большинства объектов пояса Койпера. [14] Общее альбедо Бонда (количество отраженного света любой длины волны) Аррокота составляет 6,3 процента. [14]
Поверхность Аррокота слегка кратерированная и гладкая на вид. [13] На поверхности Аррокота имеется несколько небольших кратеров (размером от 1 км (0,62 мили) до пределов фотографического разрешения), что подразумевает малое количество ударов на протяжении всей его истории. [59] Считается, что ударные события в поясе Койпера происходят редко, с очень низкой частотой ударов в течение одного миллиарда лет. [60] Из-за более низких орбитальных скоростей объектов пояса Койпера скорость объектов, столкнувшихся с Аррокотом, как ожидается, будет низкой, с типичной скоростью столкновения около 300 м/с (980 футов/с). [60] Ожидается, что при такой низкой скорости удара большие кратеры на Аррокоте будут редки. Благодаря низкой частоте столкновений и низкой скорости ударов поверхность Аррокота сохранится с момента ее формирования. Сохранившаяся поверхность Аррокота, возможно, может указывать на процесс его формирования, а также на признаки сросшегося материала. [60] [34]
Многочисленные небольшие ямки на поверхности Аррокота были обнаружены на изображениях высокого разрешения, полученных космическим кораблем New Horizons . [61] [2] Размер этих ям составляет около 700 м (2300 футов) в поперечнике. [61] Точная причина этих ям неизвестна; Несколько объяснений этих ям включают удары, коллапс материала, сублимацию летучих материалов или выход летучих газов из недр Аррокота. [61] [2]
На поверхности каждой доли Аррокота видны области разной яркости, а также различные геологические особенности, такие как впадины и холмы . [42] [62] Считается, что эти геологические особенности возникли в результате скопления более мелких планетезималей, которые образовали лоби Аррокота. [43] Считается, что более яркие области поверхности Аррокота, особенно ее яркие черты линий, возникли в результате отложения материала, который скатился с холмов Аррокота, [56] поскольку поверхностная гравитация на Аррокоте достаточна для того, чтобы это произошло. [10]
Меньший лобус, Вейо, имеет большую депрессию под названием «Небо» (ранее названную «Мэриленд» в честь родного штата команды « Новые горизонты» ). [63] [56] Если предположить, что небо имеет круглую форму, его диаметр составляет 6,7 км (4,2 мили), а глубина — 0,51 км (0,32 мили). [13] Небо, скорее всего, представляет собой ударный кратер, образовавшийся от объекта диаметром 700 м (2000 футов). [64] Две особенно яркие полосы одинакового размера присутствуют на небе и могут быть остатками лавин , когда яркий материал скатывался во впадину. [42] Четыре субпараллельных впадины присутствуют возле терминатора Вейо, а также два возможных ударных кратера километрового размера на краю Неба. [62] [42] На поверхности Вио имеются яркие пестрые области, разделенные широкими темными областями ( dm ), которые, возможно, подверглись отступлению уступов , в ходе которого они подверглись эрозии из-за сублимации летучих веществ, обнажая отложения более темного материала, облученного Солнечный лучик. [62] Другая яркая область ( rm ), расположенная на экваториальном конце Вейо, демонстрирует пересеченную местность, а также несколько топографических особенностей, которые были идентифицированы как возможные ямы, кратеры или холмы. [42] Вейо не отображает отдельные элементы холмистой топографии вблизи Неба, вероятно, в результате обновления поверхности, вызванного ударом, который создал кратер. [42]
Как и на Вейо, вдоль терминатора более крупной доли Вену также присутствуют впадины и цепи кратеров. Вену состоит из восьми различных единиц или блоков холмистой местности, каждый из которых имеет одинаковый размер - около 5 км (3,1 мили). [42] Единицы разделены относительно яркими пограничными областями. [42] Подобные размеры единиц позволяют предположить, что каждая из них когда-то была маленькой планетезималью и что они объединились, чтобы сформировать Вену. [42] Ожидается, что планетезимали будут медленно срастаться по астрономическим стандартам (со скоростью несколько метров в секунду), хотя они должны иметь очень низкую механическую прочность , чтобы сливаться и образовывать компактные тела на таких скоростях. [42] Центральный блок («мх») окружен ярким кольцевым элементом Каан Аркус (первоначально названным «Дорога в никуда»). [2] [10] Судя по стереографическому анализу, центральный блок кажется относительно плоским по сравнению с окружающими блоками. [42] Стереографический анализ Аррокота также показал, что одна конкретная единица, расположенная на конечности Вену («md»), по-видимому, имеет большую высоту и наклон, чем другие. [42]
Akasa Linea, область шеи, соединяющая две доли, имеет более яркий и менее красный цвет, чем поверхность любой доли. [65] Яркость Akasa Linea, вероятно, обусловлена составом более отражающего материала, чем поверхности лоби. Одна из гипотез предполагает, что яркий материал возник в результате отложения мелких частиц, которые со временем выпали из лоби. [66] Поскольку центр тяжести Аррокота находится между долями, мелкие частицы, вероятно, будут скатываться по крутым склонам к центру между каждой долей. [65] Другое предположение предполагает, что яркий материал образуется в результате отложения аммиачного льда. [67] Пары аммиака, присутствующие на поверхности Аррокота, затвердевают вокруг Акаса Линеа, откуда газы не могут выйти из-за вогнутой формы горлышка. [67] Считается, что яркость Акасы поддерживается высоким сезонным наклоном оси , когда Аррокот вращается вокруг Солнца. [68] На протяжении своей орбиты Akasa Linea затенена, когда лоби находятся в одной плоскости с направлением Солнца, в это время область шеи не получает солнечного света, охлаждая и задерживая летучие вещества в этом регионе. [68]
В мае 2020 года Рабочая группа МАС по номенклатуре планетных систем (WGPSN) официально установила тему наименования для всех объектов Аррокота, которые должны быть названы в честь слов, означающих «небо» на языках мира, прошлого и настоящего. [69] В 2021 году были утверждены первые несколько названий, в том числе Небесный кратер на маленькой доле, позже названный Вейо Лобус. [63] В 2022 году Каан Аркус был одобрен для создания круговой дуги на Вену Лобус. [70]
Изменения топографии на краю Аррокота позволяют предположить, что его внутренняя часть, вероятно, состоит из механически прочного материала, состоящего в основном из аморфного водяного льда и скалистого материала. [66] [71] Следовые количества метана и других летучих газов в виде паров также могут присутствовать внутри Аррокота, запертые в водяном льду. [71] Если предположить, что Аррокот имеет низкую кометную плотность, около0,5 г/см 3 , его внутренняя структура, как ожидается, будет пористой , поскольку считается, что летучие газы, захваченные внутри Аррокота, выходят изнутри на поверхность. [42] [71] Если предположить , что Аррокот может иметь внутренний источник тепла, вызванный радиоактивным распадом радионуклидов , захваченные летучие газы внутри Аррокота будут мигрировать наружу и уходить с поверхности, аналогично сценарию газовыделения комет . [71] Вышедшие газы могут впоследствии замерзнуть и отложиться на поверхности Аррокота и, возможно, стать причиной присутствия льдов и толинов на его поверхности. [71] [58]
Аррокот вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 44,6 астрономических единиц (6,67 × 10 9 км; 4,15 × 10 9 миль), а полный оборот вокруг Солнца занимает 297,7 лет. Имея низкий эксцентриситет орбиты 0,042, Аррокот движется по почти круговой орбите вокруг Солнца, лишь незначительно меняясь по расстоянию от 42,7 а.е. в перигелии до 46,4 а.е. в афелии . [8] [5] Поскольку Аррокот имеет низкий эксцентриситет орбиты, он не приближается достаточно близко к Нептуну , чтобы его орбита могла смутиться . ( Минимальное расстояние пересечения орбиты Аррокота с Нептуном составляет 12,75 а.е.) [5] Орбита Аррокота кажется стабильной в долгосрочной перспективе; Моделирование Deep Ecliptic Survey показывает, что ее орбита существенно не изменится в течение следующих 10 миллионов лет. [7]
Во время пролета аппарата «Новые горизонты» в январе 2019 года расстояние Аррокота от Солнца составляло 43,28 а.е. (6,47 × 10 9 км; 4,02 × 10 9 миль). [72] На таком расстоянии свету Солнца требуется более шести часов, чтобы достичь Аррокота. [73] [74] Последний раз Аррокот проходил мимо афелия около 1906 года и в настоящее время приближается к Солнцу со скоростью примерно 0,13 а.е. в год, или около 0,6 километра в секунду (1300 миль в час). [72] Аррокот приблизится к перигелию к 2055 году. [5]
Имея дугу наблюдения в 851 день, орбита Аррокота довольно хорошо определена с параметром неопределенности 2 по данным Центра малых планет. [5] Наблюдения космического телескопа «Хаббл» в мае и июле 2015 года, а также в июле и октябре 2016 года значительно уменьшили неопределенность в орбите Аррокота, что побудило Центр малых планет присвоить ей постоянный номер малой планеты. [75] [30] В отличие от орбиты, рассчитанной Центром малых планет, дуга наблюдения Аррокота в базе данных малых тел Лаборатории реактивного движения не включает эти дополнительные наблюдения и утверждает, что орбита очень неопределенна, с параметром неопределенности 5. [4] [ф]
Аррокот обычно классифицируется Центром малых планет как далекая малая планета или транснептуновый объект, поскольку он вращается во внешней Солнечной системе за пределами Нептуна. [5] [4] Имея нерезонансную орбиту в районе пояса Койпера на расстоянии 39,5–48 а.е. от Солнца, Аррокот формально классифицируется как классический объект пояса Койпера , или кубевано. [76] [77] Орбита Аррокота наклонена к плоскости эклиптики на 2,45 градуса, что относительно низко по сравнению с другими классическими объектами пояса Койпера, такими как Макемаке . [78] Поскольку Аррокот имеет низкое наклонение орбиты и эксцентриситет, он является частью динамически холодной популяции классических объектов пояса Койпера, которые вряд ли подверглись значительным возмущениям со стороны Нептуна во время его внешней миграции в прошлом. Холодная классическая популяция объектов пояса Койпера считается остатками планетезималей, оставшихся от аккреции материала во время формирования Солнечной системы . [76] [79]
Результаты фотометрических наблюдений космического телескопа Хаббл показывают, что яркость Аррокота меняется примерно на 0,3 звездной величины по мере ее вращения. [80] [81] Хотя период вращения и амплитуду кривой блеска Аррокота не удалось определить на основе наблюдений Хаббла, тонкие изменения яркости позволили предположить, что ось вращения Аррокота либо направлена к Земле, либо рассматривается в конфигурации, обращенной к экватору, с почти сферическая форма с ограниченным оптимальным соотношением сторон a / b около 1,0–1,15. [81] [80]
При приближении космического корабля «Новые горизонты» к Аррокоту космический корабль не обнаружил амплитуды вращательной кривой блеска, несмотря на неправильную форму Аррокота. [82] Чтобы объяснить отсутствие кривой блеска вращения, ученые предположили, что Аррокот вращается на боку, причем его ось вращения направлена почти прямо на приближающийся космический корабль «Новые горизонты» . [82] Последующие изображения Аррокота с аппарата «Новые горизонты» при приближении подтвердили, что его вращение наклонено, а южный полюс обращен к Солнцу. [20] [22] Ось вращения Аррокота наклонена на 99 градусов к его орбите. [12] На основании данных затмения и изображений «Новых горизонтов» период вращения Аррокота определен как 15,938 часов. [11]
Из-за большого наклона оси вращения солнечная радиация северного и южного полушарий Аррокота сильно различается на протяжении его орбиты вокруг Солнца. [42] На орбите вокруг Солнца одна полярная область Аррокота постоянно обращена к Солнцу, а другая — в сторону. Солнечное излучение Аррокота варьируется на 17 процентов из-за низкого эксцентриситета его орбиты. [42] Средняя температура Аррокота оценивается примерно в 42 К (-231,2 ° C; -384,1 ° F), с максимумом около60 К на освещенной подсолнечной точке Аррокот. [83] [51] Радиометрические измерения с помощью прибора New Horizons REX показывают, что средняя температура поверхности неосвещенного лица Аррокота составляет около29 ± 5 К , [51] выше модельного диапазона12–14 К. Более высокая температура неосвещенного лица Аррокота, измеренная REX, означает, что тепловое излучение исходит из недр Аррокота, которые, по прогнозам, были теплее внешней поверхности. [51]
Масса и плотность Аррокота неизвестны. Точную оценку массы и плотности дать невозможно, поскольку доли находятся в контакте, а не вращаются вокруг друг друга. [84] Хотя возможный естественный спутник, вращающийся вокруг Аррокота, мог бы помочь определить его массу, [65] таких спутников обнаружено не было. [84] Если предположить, что обе доли связаны самогравитацией, а взаимная гравитация двух преодолевает центробежные силы, которые в противном случае разделили бы их, по оценкам, Аррокот имеет очень низкую плотность, аналогичную плотности комет, с оценочной минимальная плотность0,29 г/см 3 . Чтобы сохранить форму шеи, плотность Аррокота должна быть меньше максимально возможной плотности1 г/см 3 , в противном случае шея будет чрезмерно сжата взаимной гравитацией лоби, так что весь объект гравитационно схлопнется в сфероид . [42] [85]
Считается, что Аррокот образовался из двух отдельных объектов-прародителей, которые сформировались с течением времени из вращающегося облака небольших ледяных тел с момента образования Солнечной системы 4,6 миллиарда лет назад. [41] [56] Аррокот, вероятно, сформировался в более холодной среде в плотной, непрозрачной области раннего пояса Койпера, где Солнце казалось сильно затемненным пылью. [54] Ледяные частицы в раннем поясе Койпера испытывали потоковую нестабильность , при которой они замедлялись из-за сопротивления окружающему газу и пыли и гравитационно объединялись в скопления более крупных частиц. [84]
Поскольку с момента его формирования на Аррокот не было практически никаких разрушительных воздействий, детали его формирования сохранились. Судя по различному внешнему виду лоби, считается, что каждая из них срослась отдельно , находясь на орбите друг вокруг друга. [56] [86] Считается, что оба объекта-прародителя образовались из одного источника материала, поскольку они кажутся однородными по альбедо, цвету и составу. [42] Наличие подвижных единиц топографии на более крупном объекте указывает на то, что он, вероятно, образовался в результате слияния более мелких планетезималей до слияния с меньшим объектом. [86] [42] Более крупный лобус Вену, по-видимому, представляет собой совокупность примерно 8 меньших компонентов, каждый примерно 5 км (3 мили) в поперечнике.
Неясно, как Аррокот достиг своей нынешней уплощенной формы, хотя были выдвинуты две основные гипотезы, объясняющие механизмы, ведущие к его уплощенной форме во время формирования Солнечной системы. [87] [48] Команда New Horizons выдвигает гипотезу, что два объекта-прародителя изначально сформировались с быстрым вращением, в результате чего их формы стали сплющенными из-за центробежных сил. Со временем скорость вращения объектов-прародителей постепенно замедлялась, поскольку они подвергались ударам со стороны небольших объектов и передавали свой угловой момент другим орбитальным обломкам, оставшимся от их формирования. [87] В конце концов, потеря импульса, вызванная ударами и перемещением импульса к другим телам в облаке, заставила пару медленно сближаться по спирали, пока они не соприкоснулись, где со временем суставы слились вместе, образуя нынешнюю двулопастную форму. [41] [87]
Согласно альтернативной гипотезе, сформулированной исследователями Китайской академии наук и Института Макса Планка в 2020 году, сплющивание Аррокота могло быть результатом процесса сублимационной потери массы в течение нескольких миллионов лет после слияния лоби. . На момент формирования состав Аррокота имел более высокую концентрацию летучих веществ из-за накопления конденсированных летучих веществ в плотном и непрозрачном поясе Койпера. После того, как окружающая пыль и туманность рассеялись, солнечное излучение больше не блокировалось, что позволило сублимации, вызванной фотонами, произойти в поясе Койпера. Из-за большого наклона вращения Аррокота одна полярная область постоянно обращена к Солнцу в течение половины своего орбитального периода, что приводит к сильному нагреву и последующей сублимации и потере замороженных летучих веществ на полюсах Аррокота. [48]
Несмотря на неопределенность, связанную с механизмами уплощения Аррокота, последующее слияние тел, являющихся предками лоби, казалось мягким. Нынешний внешний вид Аррокота не указывает на деформацию или компрессионные переломы, что позволяет предположить, что два объекта-прародителя слились очень медленно со скоростью 2 м/с (6,6 фута/с), что сравнимо со средней скоростью ходьбы человека. [42] [86] Объекты-прародители, должно быть, также сливались под углом более 75 градусов, чтобы объяснить нынешнюю форму тонкой шеи Аррокота, сохраняя при этом лоби нетронутым. К тому времени, когда два объекта-прародителя слились, оба они уже были приливно заблокированы в синхронном вращении . [88]
Долгосрочная частота столкновений, происходящих на Аррокоте, была низкой из-за более медленных скоростей объектов в поясе Койпера. [60] За период в 4,5 миллиарда лет фотонное распыление водяного льда на поверхности Аррокота минимально уменьшит его размер на 1 см (0,39 дюйма). [42] Из-за отсутствия частых кратеров и возмущений на его орбите форма и внешний вид Аррокота остались бы практически первозданными с момента соединения двух отдельных объектов, которые сформировали его двулопастную форму. [60] [21]
Аррокот был обнаружен 26 июня 2014 года с помощью космического телескопа Хаббл во время предварительного исследования с целью найти подходящий объект пояса Койпера, мимо которого мог бы пролететь космический корабль «Новые горизонты» . Ученые команды New Horizons искали объект в поясе Койпера, который космический корабль мог бы изучить после Плутона, и их следующая цель должна была быть достижима на оставшемся топливе New Horizons . [89] [79] Используя большие наземные телескопы на Земле, исследователи начали искать объекты-кандидаты в 2011 году и проводили поиск несколько раз в год в течение нескольких лет. [90] Однако ни один из найденных объектов не был доступен космическому кораблю «Новые горизонты» , а большинство объектов пояса Койпера, которые могли подойти, были слишком далекими и слабыми, чтобы их можно было увидеть сквозь атмосферу Земли. [89] [90] Чтобы найти эти более слабые объекты пояса Койпера, команда New Horizons 16 июня 2014 года начала поиск подходящих целей с помощью космического телескопа Хаббла . [89]
Аррокот был впервые сфотографирован Хабблом 26 июня 2014 года, через 10 дней после того, как команда New Horizons начала поиск потенциальных целей. [79] Во время цифровой обработки изображений Хаббла Аррокот был идентифицирован астрономом Марком Бьюи , членом команды New Horizons . [23] [79] Буи сообщил о своей находке поисковой группе для последующего анализа и подтверждения. [91] Аррокот стал вторым объектом, найденным в ходе поисков, после MT 69 в 2014 году . [92] Позже с помощью «Хаббла» были обнаружены еще три цели-кандидата, однако последующие астрометрические наблюдения в конечном итоге исключили их. [92] [26] Из пяти потенциальных целей, обнаруженных с помощью «Хаббла», Аррокот считался наиболее осуществимой целью для космического корабля, поскольку для пролетной траектории требовалось наименьшее количество топлива по сравнению с траекторией PN 70 2014 года , второй наиболее осуществимой целью. для «Новых горизонтов» . [77] [93] 28 августа 2015 года Аррокот был официально выбран НАСА в качестве цели для облета космического корабля «Новые горизонты» . [26]
Аррокот слишком мал и далек, чтобы его форму можно было наблюдать непосредственно с Земли, но ученые смогли воспользоваться астрономическим событием, называемым звездным затмением , при котором объект проходит перед звездой с точки зрения Земли. Поскольку событие затмения видно только из определенных частей Земли, команда New Horizons объединила данные Хаббла и космической обсерватории Gaia Европейского космического агентства, чтобы точно выяснить, когда и где на поверхности Земли Аррокот будет отбрасывать тень. [94] [95] Они определили, что затмения произойдут 3 июня, 10 июля и 17 июля 2017 года, и отправились в места по всему миру, где они могли увидеть, как Аррокот закрывает разные звезды в каждую из этих дат. [94] Основываясь на этой цепочке из трех затемнений, ученые смогли проследить форму объекта. [94]
В июне и июле 2017 года Аррокот покрыл три звезды заднего плана. [94] Команда New Horizons сформировала специализированную команду «KBO Chasers» во главе с Марком Бьюи для наблюдения за этими звездными затмениями в Южной Америке, Африке и Тихом океане. [96] [97] [98] 3 июня 2017 года две группы учёных НАСА попытались обнаружить тень Аррокота из Аргентины и Южной Африки. [99] Когда они обнаружили, что ни один из их телескопов не заметил тени объекта, первоначально предполагалось, что Аррокот может быть не таким большим и не таким темным, как ожидалось ранее, и что он может иметь высокую отражающую способность или даже рой. [99] [100] Дополнительные данные, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл» в июне и июле 2017 года, показали, что телескопы были размещены в неправильном месте и что эти оценки были неверными. [100]
10 июля 2017 года бортовой телескоп SOFIA был успешно размещен рядом с предсказанной осевой линией второго затмения во время полета над Тихим океаном из Крайстчерча , Новая Зеландия. Основной целью этих наблюдений был поиск опасных материалов, таких как кольца или пыль, возле Аррокота, которые могли бы угрожать космическому кораблю «Новые горизонты» во время его пролета в 2019 году. Сбор данных прошел успешно. Предварительный анализ показал, что центральная тень была пропущена; [101] только в январе 2018 года стало ясно, что SOFIA действительно наблюдала очень кратковременный провал из центральной тени. [102] Данные, собранные SOFIA, также будут полезны для ограничения пыли возле Аррокота. [103] [104] Подробные результаты поиска опасных материалов были представлены на 49-м заседании Отделения планетарных наук ААС 20 октября 2017 года. [105]
17 июля 2017 года космический телескоп Хаббл использовался для проверки наличия мусора вокруг Аррокота, установив ограничения на кольца и мусор в сфере Хилла Аррокота на расстоянии до 75 000 км (47 000 миль) от основного тела. [106] Для третьего и последнего затмения члены команды установили еще одну наземную «линию ограждения» из 24 мобильных телескопов вдоль прогнозируемого наземного пути затменной тени на юге Аргентины ( провинции Чубут и Санта-Крус ), чтобы лучше ограничить размер из Аррокота. [97] [98] Среднее расстояние между этими телескопами составляло около 4 км (2,5 мили). [107] Используя последние наблюдения Хаббла, положение Аррокота было известно с гораздо большей точностью, чем при покрытии 3 июня, и на этот раз тень Аррокота успешно наблюдалась как минимум пятью мобильными телескопами. [98] В сочетании с наблюдениями SOFIA это наложило ограничения на возможные обломки возле Аррокота. [104]
Результаты покрытия 17 июля показали, что Аррокот могла иметь очень продолговатую, неправильную форму или быть тесной или контактной двойной системой. [107] [45] Судя по продолжительности наблюдаемых хорд , Аррокот имел две «доли» диаметром примерно 20 км (12 миль) и 18 км (11 миль) соответственно. [81] Предварительный анализ всех собранных данных показал, что Аррокот сопровождал спутник , вращавшийся на орбите примерно в 200–300 км (120–190 миль) от главной звезды. [108] Однако позже выяснилось, что ошибка в программном обеспечении обработки данных привела к смещению видимого местоположения цели. После учета ошибки короткое падение, наблюдавшееся 10 июля, было расценено как обнаружение основного тела. [102]
Объединив данные о ее кривой блеска , [80] спектрах (например, цвете) и данных о звездном затмении, [107] иллюстрации могут опираться на известные данные, чтобы создать концепцию того, как она могла бы выглядеть до пролета космического корабля.
На 2018 год было предсказано два потенциально полезных затмения Аррокота: одно 16 июля и одно 4 августа. Ни одно из них не было так хорошо, как три события 2017 года. [94] Никаких попыток наблюдать затмение 16 июля 2018 года, которое произошло над Южной Атлантикой и Индийским океаном, предпринято не было. Для участия в мероприятии 4 августа 2018 года две команды, в общей сложности около 50 исследователей, отправились в Сенегал и Колумбию. [109] Мероприятие привлекло внимание средств массовой информации в Сенегале, где оно было использовано как возможность для распространения научной информации . [110] Несмотря на то, что некоторые станции пострадали от плохой погоды, событие удалось наблюдать, как сообщает команда New Horizons . [111] Первоначально было неясно, была ли записана хорда на цели. 6 сентября 2018 года НАСА подтвердило, что по крайней мере один наблюдатель действительно видел падение звезды, предоставив важную информацию о размере и форме Аррокота. [112]
Наблюдения Хаббла были проведены 4 августа 2018 года в поддержку кампании по затмению. [113] [109] Хаббл не мог поместиться на узкой траектории затмения, но благодаря удачному расположению Хаббла во время события космический телескоп смог исследовать этот регион на глубине до 1600 км (990 миль). ) из Аррокота. Это намного ближе, чем область площадью 20 000 км (12 000 миль), которую можно было наблюдать во время затмения 17 июля 2017 года. Хаббл не заметил никаких изменений яркости целевой звезды, что исключает появление каких-либо оптически толстых колец или обломков на расстоянии до 1600 км (990 миль) от Аррокота. [112] Результаты затменных кампаний 2017 и 2018 годов были представлены на 50-м заседании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества 26 октября 2018 года. [114]
Завершив облет Плутона в июле 2015 года, космический корабль «Новые горизонты» четыре раза изменил курс в октябре и ноябре 2015 года, чтобы перейти на траекторию к Аррокоту. [116] Это первый объект, предназначенный для облета, который был обнаружен после запуска космического корабля посещения, [75] [117] и самый дальний объект в Солнечной системе, когда-либо посещаемый космическим кораблем. [26] [118] [119] Двигаясь со скоростью 51 500 км/ч (858 км/мин; 14,3 км/с; 32 000 миль в час) [120] Аппарат New Horizons пролетел мимо Аррокота на расстоянии 3538 км (2198 миль) , что эквивалентно нескольким минутам путешествия со скоростью корабля и одной трети расстояния ближайшего сближения космического корабля с Плутоном. [13] Максимальное сближение произошло 1 января 2019 года в 05:33 UTC ( время события космического корабля – SCET) [108] [121] и в этот момент оно было 43,4 а.е. от Солнца в направлении созвездия Стрельца . [122] [123] [124] [74] На этом расстоянии время прохождения радиосигналов в одну сторону между Землей и «Новыми горизонтами» составляло 6 часов. [108]
Научные цели облета включают характеристику геологии и морфологии Аррокота, а также картографирование состава поверхности (поиск аммиака, угарного газа, метана и водяного льда). Были проведены исследования окружающей среды для обнаружения возможных спутников на орбите, комы или колец. [108] Ожидаются изображения с разрешением от 30 м (98 футов) до 70 м (230 футов). [108] [125] Из наблюдений Хаббла были исключены слабые небольшие спутники, вращающиеся вокруг Аррокота на расстоянии более 2000 км (1200 миль) на глубине > 29-й звездной величины . [80] Объект не имеет заметной атмосферы, а также больших колец или спутников диаметром более 1,6 км (1 мили). [126] Тем не менее, поиск родственной луны (или спутников) продолжается, что может помочь лучше объяснить образование Аррокота из двух отдельных орбитальных объектов. [41]
Аппарат New Horizons впервые обнаружил Аррокот 16 августа 2018 года на расстоянии 172 миллионов км (107 миллионов миль). [127] В то время Аррокот был виден со звездной величиной 20 в направлении созвездия Стрельца. [128] Ожидалось, что к середине ноября магнитуда Аррокота достигнет 18, а к середине декабря — 15. Он достиг яркости невооруженным глазом (6 звездной величины) с точки зрения космического корабля всего за 3–4 часа до максимального сближения. [115] Если препятствия были обнаружены, космический корабль имел возможность отклониться на более отдаленное место встречи, хотя никаких лун, колец или других опасностей замечено не было. [108] [128] Снимки высокого разрешения с космического корабля «Новые горизонты» были сделаны 1 января. На следующий день появились первые изображения посредственного разрешения. [129] Ожидалось, что передача данных, собранных в ходе пролета, продлится 20 месяцев, до сентября 2020 года. [121]
...разрешение около 110 футов (33 метра) на пиксель.
[...] Это обработанное составное изображение объединяет девять отдельных изображений, снятых с помощью камеры дальней разведки (LORRI), каждое со временем экспозиции 0,025 секунды...
В этом фильме показано вращение Ультима Туле, подобное пропеллеру, за семь часов с 20:00 UT (15:00 по восточному времени) 31 декабря 2018 года до 05:01 UT (12:01 утра) 1 января 2019 года. ..
Миссия НАСА «Новые горизонты» к Плутону и поясу Койпера ищет ваши идеи о том, как неофициально назвать свой следующий пункт назначения, находящийся в миллиарде миль (1,6 миллиарда километров) от Плутона.