486958 Аррокот ( предварительное обозначение 2014 MU 69 ; ранее назывался Ultima Thule [a] ) — транснептуновый объект, расположенный в поясе Койпера . Аррокот стал самым дальним и самым примитивным объектом в Солнечной системе, посещённым космическим аппаратом, когда космический зонд НАСА New Horizons пролетел мимо него 1 января 2019 года. [17] [18] [19] Аррокот — контактная двойная звезда длиной 36 км (22 мили), состоящая из двух планетезималей диаметром 21 и 15 км (13 и 9 миль), соединённых вдоль своих главных осей. С орбитальным периодом около 298 лет и низким наклоном и эксцентриситетом орбиты Аррокот классифицируется как холодный классический объект пояса Койпера .
Аррокот был обнаружен 26 июня 2014 года астрономом Марком Буйе и поисковой группой New Horizons с помощью космического телескопа Хаббл в рамках поиска объекта пояса Койпера для New Horizons в его первой расширенной миссии; он был выбран из двух других кандидатов, 2014 OS 393 и 2014 PN 70 , чтобы стать основной целью миссии. [20]
Когда Аррокот был впервые обнаружен космическим телескопом Хаббл в 2014 году, он был обозначен как 1110113Y в контексте поиска телескопом объектов пояса Койпера [21] и был прозван «11» для краткости. [22] [23] О его существовании как потенциальной цели зонда New Horizons было объявлено НАСА в октябре 2014 года [24] [25] , и он был неофициально обозначен как «Потенциальная цель 1» или PT1 . [23] Его официальное предварительное обозначение , 2014 MU 69 , было присвоено Центром малых планет в марте 2015 года после того, как было собрано достаточно информации об орбите. [23] Предварительное обозначение указывает на то, что Аррокот был 1745-й малой планетой, которой было присвоено предварительное обозначение во второй половине июня 2014 года. [b] После дальнейших наблюдений, уточнивших ее орбиту, 12 марта 2017 года ей был присвоен постоянный номер малой планеты 486958. [27]
Перед пролетом 1 января 2019 года НАСА пригласило общественность высказать свои предложения по поводу прозвища, которое будет использоваться для объекта. [28] Один из вариантов, Ultima Thule , [a] был выбран 13 марта 2018 года. [3] [29] Туле ( древнегреческий : Θούλη , Thoúlē ) — самое северное место, упоминаемое в древнегреческой и римской литературе и картографии , в то время как в классической и средневековой литературе ultima Thule (лат. «самая дальняя Туле») приобрело метафорическое значение любого отдаленного места, расположенного за «границами известного мира». [30] [3] После того, как было установлено, что тело представляет собой двухлопастную контактную двойную систему, команда New Horizons прозвала большую часть «Ultima», а меньшую часть «Thule». [31] Теперь они официально называются «Wenu» и «Weeyo» соответственно. [32]
В ноябре 2019 года Международный астрономический союз (МАС) объявил постоянное официальное название объекта — Аррокот . [33]
Название Аррокот было выбрано командой New Horizons , чтобы отразить народ поухатан, коренной народ региона Тайдуотер в Вирджинии и Мэриленде на востоке Соединенных Штатов. [34] Космический телескоп Хаббл и Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса , которые принимали активное участие в открытии Аррокота, оба работали из региона Тайдуотер в Мэриленде. [34] [35]
С разрешения старейшин индейского племени памунки из народа поухатанов название Аррокот было предложено Международному астрономическому союзу и официально объявлено командой New Horizons на церемонии, состоявшейся в штаб-квартире НАСА в округе Колумбия 12 ноября 2019 года. [34] Перед церемонией название было принято Центром малых планет Международного астрономического союза 8 ноября, а ссылка на название, предложенная командой New Horizons, была опубликована в циркуляре малых планет 12 ноября. [35]
Язык поухатанов вымер в конце 18 века, и о нем сохранилось мало записей. В старом списке слов arrokoth толкуется как «небо», и это было значение, которое подразумевала команда New Horizons, но, похоже, на самом деле оно означало «облако». [c]
Аррокот — это контактная двойная звезда, состоящая из двух долей (лоби), соединенных узкой шейкой или талией, которая окружена яркой полосой под названием Akasa Linea . [31] Лоби, вероятно, когда-то были двумя объектами, которые позже слились в медленном столкновении. [38] Более крупный лоб, Wenu, имеет размеры около 21,6 км (13,4 мили) поперек своей самой длинной оси [39] , в то время как меньший лоб, Weeyo, имеет размеры 15,4 км (9,6 мили) поперек своей самой длинной оси. [40] Вену имеет линзовидную форму, будучи сильно сплющенным и умеренно вытянутым. [39] На основе моделей формы Аррокота, построенных на изображениях, полученных космическим аппаратом New Horizons , размеры Вену составляют приблизительно 21 км × 20 км × 9 км (13,0 миль × 12,4 миль × 5,6 миль). Напротив, Вейо менее сплющен, с размерами 15 км × 14 км × 10 км (9,3 мили × 8,7 мили × 6,2 мили). В целом, Аррокот имеет 36 км (22 мили) поперек своей самой длинной оси и около 10 км (6,2 мили) в толщину, с центрами долей, отделенными друг от друга на 17,2 км (10,7 мили). [10] [41]
Учитывая эквивалентные по объему диаметры долей 15,9 км (9,9 миль) и 12,9 км (8,0 миль), соотношение объемов Вену и меньшего Вейо составляет приблизительно 1,9:1,0, что означает, что объем Вену почти вдвое больше, чем Вейо. В целом, объем Аррокота составляет около 3210 км 3 (770 куб. миль), хотя эта оценка в значительной степени неопределенна из-за слабых ограничений на толщину долей. [41]
До пролета New Horizons мимо Аррокота звездные покрытия Аррокотом предоставили доказательства его двулопастной формы. [42] Первое подробное изображение Аррокота подтвердило его двухлопастный вид и было описано как «снеговик» Аланом Стерном, поскольку лоби выглядели отчетливо сферическими. [43] 8 февраля 2019 года, через месяц после пролета New Horizons , было обнаружено, что Аррокот более сплющен, чем первоначально предполагалось, на основе дополнительных изображений Аррокота, полученных New Horizons после его максимального сближения. Сплющенный лоб Вену был описан как «блин», в то время как Вейо был описан как «грецкий орех», поскольку он выглядел менее сплющенным. Наблюдая, как невидимые части Аррокота затмевают фоновые звезды, ученые смогли очертить формы обоих лоби. [44] Причина неожиданно сплющенной формы Аррокота неизвестна, существуют различные объяснения, включая сублимацию или центробежные силы . [45] [46]
Самые длинные оси долей почти выровнены с осью вращения , которая расположена между ними. [39] Это почти параллельное выравнивание долей предполагает, что они были взаимно заблокированы друг с другом, вероятно, из-за приливных сил , до слияния. [39] Выравнивание долей подтверждает идею о том, что они оба индивидуально образовались из слияния облака ледяных частиц. [47]
Измерения спектра поглощения Аррокота спектрометром LEISA New Horizons показывают, что спектр Аррокота демонстрирует сильный красный спектральный наклон, простирающийся от красного до инфракрасного диапазона длин волн в диапазоне 1,2–2,5 мкм . [39] Спектральные измерения LEISA выявили присутствие метанола и сложных органических соединений на поверхности Аррокота, но никаких признаков водяного льда. [48] [49] Одна конкретная полоса поглощения в спектре Аррокота при 1,8 мкм указывает на то, что эти органические соединения богаты серой . [50] 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 . [51] Спектр Аррокота имеет сходство со спектром 2002 VE 95 и кентавра 5145 Фолуса , которые также демонстрируют сильные красные спектральные наклоны вместе со следами присутствия метанола на их поверхности. [39]
Предварительные наблюдения космического телескопа Хаббл в 2016 году показали, что Аррокот имеет красную окраску, похожую на другие объекты пояса Койпера и кентавров , таких как Фол . [52] [39] Цвет Аррокота краснее, чем у Плутона , поэтому он принадлежит к «ультракрасной» популяции холодных классических объектов пояса Койпера. [53] [54] Красная окраска Аррокота вызвана присутствием смеси сложных органических соединений, называемых толинами , которые производятся в результате фотолиза различных простых органических и летучих соединений космическими лучами и ультрафиолетовым солнечным излучением. Присутствие богатых серой толинов на поверхности Аррокота подразумевает, что летучие вещества, такие как метан, аммиак и сероводород , когда-то присутствовали на Аррокоте, но были быстро утрачены из-за малой массы Аррокота. [55] [50] Однако менее летучие материалы, такие как метанол, ацетилен , этан и цианистый водород , могли сохраняться в течение более длительного периода времени и, вероятно, могут быть причиной покраснения и образования толинов на Аррокоте. [39] Также считалось, что фотоионизация органических соединений и летучих веществ на Аррокоте приводит к образованию газообразного водорода , который взаимодействует с солнечным ветром , хотя приборы SWAP и PEPSSI аппарата New Horizons не обнаружили никаких признаков взаимодействия солнечного ветра вокруг Аррокота. [39]
Из цветовых и спектральных измерений Аррокота видно, что поверхность демонстрирует тонкие цветовые вариации среди ее поверхностных особенностей. [48] Спектральные изображения Аррокота показывают, что область Акасы (шея) и особенности линий кажутся менее красными по сравнению с центральной областью меньшей доли Вейо. Большая доля Вену также демонстрирует более красные области, неофициально известные командой New Horizons как «отпечатки большого пальца» . Особенности отпечатков большого пальца расположены около лимба Вену. [7] Альбедо поверхности или отражательная способность Аррокота варьируется от 5 до 12 процентов из-за различных ярких особенностей на его поверхности. [39] Его общее геометрическое альбедо , количество отраженного света в видимом спектре, измеряется на уровне 21 процента, что типично для большинства объектов пояса Койпера. [11] Общее альбедо Бонда (количество отраженного света любой длины волны) Аррокота измеряется на уровне 6,3 процента. [11]
Поверхность Аррокота слегка кратерирована и выглядит гладкой. [10] На поверхности Аррокота мало мелких кратеров (размером от 1 км (0,62 мили) до пределов фотографического разрешения), что подразумевает малое количество столкновений на протяжении всей его истории. [56] Считается, что возникновение событий соударений в поясе Койпера встречается редко, с очень низкой частотой столкновений в течение одного миллиарда лет. [57] Из-за более медленных орбитальных скоростей объектов пояса Койпера ожидается, что скорость объектов, сталкивающихся с Аррокотом, будет низкой, с типичной скоростью столкновения около 300 м/с (980 футов/с). [57] При таких медленных скоростях столкновения ожидается, что большие кратеры на Аррокоте будут редкими. При низкой частоте событий соударений наряду с медленными скоростями столкновений поверхность Аррокота останется сохранившейся с момента ее образования. Сохранившаяся поверхность Аррокота, возможно, может дать подсказки о процессе его формирования, а также признаки налипшего материала. [57] [31]
Многочисленные небольшие ямы на поверхности Аррокота были обнаружены на снимках высокого разрешения, полученных с космического корабля New Horizons . [58] [59] Размер этих ям составляет около 700 м (2300 футов) в поперечнике. [58] Точная причина появления этих ям неизвестна; несколько объяснений появления этих ям включают ударные события, обрушение материала, сублимацию летучих материалов или вентиляцию и утечку летучих газов из недр Аррокота. [58] [59]
Поверхности каждой доли Аррокота демонстрируют области различной яркости вместе с различными геологическими особенностями, такими как впадины и холмы . [39] [60] Считается, что эти геологические особенности возникли в результате скопления более мелких планетезималей, которые образуют доли Аррокота. [40] Считается, что более яркие области поверхности Аррокота, особенно его яркие линейные особенности, возникли в результате отложения материала, который скатился с холмов на Аррокоте, [53] поскольку поверхностная гравитация на Аррокоте достаточна для этого. [7]
Меньшая доля, Weeyo, несет большую впадину под названием «Sky» (ранее называвшуюся «Мэриленд» в честь родного штата команды New Horizons ). [61] [53] Если предположить, что Sky имеет круглую форму, то ее диаметр составляет 6,7 км (4,2 мили), а глубина — 0,51 км (0,32 мили). [10] Sky, вероятно, является ударным кратером, образованным объектом диаметром 700 м (2000 футов). [62] Две особенно яркие полосы схожего размера присутствуют внутри Sky и могут быть остатками лавин , где яркий материал скатывался во впадину. [39] Четыре субпараллельных желоба присутствуют около терминатора Weeyo, а также два возможных ударных кратера километрового размера на краю Sky. [60] [39] Поверхность Weeyo демонстрирует яркие пятнистые области, разделенные широкими темными областями ( dm ), которые могли подвергнуться отступлению уступа , в ходе которого они были размыты из-за сублимации летучих веществ, обнажив отложенные отложения более темного материала, облученного солнечным светом. [60] Другая яркая область ( rm ), расположенная в экваториальном конце Weeyo, демонстрирует неровную местность вместе с несколькими топографическими особенностями, которые были идентифицированы как возможные ямы, кратеры или насыпи. [39] Weeyo не демонстрирует отчетливых единиц холмистого рельефа вблизи Sky, вероятно, в результате повторного всплытия, вызванного ударным событием, создавшим кратер. [39]
Как и на Виио, вдоль терминатора более крупной доли Вену также присутствуют желоба и цепи кратеров с ямами. Вену состоит из восьми отличительных единиц или блоков холмистого рельефа, каждый из которых имеет схожий размер около 5 км (3,1 мили). [ 39] Единицы разделены относительно яркими пограничными областями. [39] Схожие размеры единиц предполагают, что каждая из них когда-то была небольшой планетезималью, и что они объединились, образовав Вену. [39] Ожидается, что планетезимали медленно аккрецировали 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. [39] Центральная единица ('mh') окружена яркой кольцевой особенностью, Kaʼan Arcus (первоначально названной «Дорогой в никуда»). [59] [7] Согласно стереографическому анализу, центральная единица кажется относительно плоской по сравнению с окружающими единицами. [39] Стереографический анализ Аррокота также показал, что один конкретный блок, расположенный на лимбе Вену («md»), по-видимому, имеет большую высоту и наклон, чем другие. [39]
Akasa Linea, область шеи, соединяющая две доли, имеет более яркий и менее красный вид, чем поверхности любой доли. [63] Яркость Akasa Linea, вероятно, обусловлена составом более отражающего материала, чем поверхности долей. Одна из гипотез предполагает, что яркий материал возник в результате отложения мелких частиц, которые со временем упали с доли. [64] Поскольку центр тяжести Аррокота находится между долями, мелкие частицы, вероятно, скатываются по крутым склонам к центру между каждой долей. [63] Другое предложение предполагает, что яркий материал образуется в результате отложения аммиачного льда. [65] Пары аммиака, присутствующие на поверхности Аррокота, затвердевают вокруг Akasa Linea, откуда газы не могут выходить из-за вогнутой формы шеи. [65] Считается, что яркость Акасы поддерживается высоким сезонным наклоном оси , когда Аррокот вращается вокруг Солнца . [66] В течение своего движения по орбите линия Акаша находится в тени, когда лобусы находятся в одной плоскости с направлением на Солнце, в это время область шеи не получает солнечного света, охлаждаясь и задерживая летучие вещества в этой области. [66]
В мае 2020 года рабочая группа МАС по номенклатуре планетарных систем (WGPSN) официально установила тему наименования для всех объектов Аррокота, которые должны быть названы в честь слов, обозначающих «небо» на языках мира, прошлых и настоящих. [67] В 2021 году были одобрены первые несколько названий, включая Sky Crater на малой доле, позже названной Weeyo Lobus. [61] В 2022 году Kaʼan Arcus был одобрен для круговой дуги на Wenu Lobus. [68]
Изменения топографии на краю Аррокота предполагают, что его внутренняя часть, вероятно, состоит из механически прочного материала, состоящего в основном из аморфного водяного льда и скального материала. [64] [74] Следовые количества метана и других летучих газов в виде паров также могут присутствовать во внутренней части Аррокота, запертые в водяном льду. [74] Если предположить, что Аррокот имеет низкую плотность, подобную плотности кометы, около0,5 г/см3 , его внутренняя структура, как ожидается, будет пористой , поскольку летучие газы, захваченные внутри Аррокота, как полагают, выходят изнутри на поверхность. [ 39] [74] Если предположить, что Аррокот может иметь внутренний источник тепла, вызванный радиоактивным распадом радионуклидов , захваченные летучие газы внутри Аррокота будут мигрировать наружу и выходить с поверхности, аналогично сценарию дегазации комет . [74] Вышедшие газы могут впоследствии замерзнуть и осаждаться на поверхности Аррокота, и, возможно, объяснить наличие льдов и толинов на его поверхности. [74] [55]
Аррокот вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 44,6 астрономических единиц (6,67 × 10 9 км; 4,15 × 10 9 миль), совершая полный оборот вокруг Солнца за 297,7 лет. Имея низкий эксцентриситет орбиты 0,042, Аррокот следует по почти круговой орбите вокруг Солнца, лишь немного изменяясь по расстоянию от 42,7 а.е. в перигелии до 46,4 а.е. в афелии . [5] [2] Поскольку у Аррокота низкий эксцентриситет орбиты, он не приближается достаточно близко к Нептуну , чтобы его орбита стала возмущенной . ( Минимальное расстояние пересечения орбиты Аррокота с Нептуном составляет 12,75 а.е.) [2] Орбита Аррокота, по-видимому, стабильна в долгосрочной перспективе; Моделирование, проведенное Deep Ecliptic Survey, показывает, что его орбита существенно не изменится в течение следующих 10 миллионов лет. [4]
Во время пролета New Horizons в январе 2019 года расстояние Аррокота от Солнца составляло 43,28 а.е. (6,47 × 10 9 км; 4,02 × 10 9 миль). [75] На таком расстоянии свету от Солнца требуется более шести часов, чтобы достичь Аррокота. [76] [77] В последний раз Аррокот проходил афелий около 1906 года и в настоящее время приближается к Солнцу со скоростью приблизительно 0,13 а.е. в год, или около 0,6 километра в секунду (1300 миль в час). [75] Аррокот приблизится к перигелию к 2055 году. [2]
Имея дугу наблюдения в 851 день, орбита Аррокота довольно хорошо определена, с параметром неопределенности 2 по данным Центра малых планет. [2] Наблюдения космического телескопа Хаббл в мае и июле 2015 года, а также в июле и октябре 2016 года значительно уменьшили неопределенности орбиты Аррокота, что побудило Центр малых планет присвоить ему постоянный номер малой планеты. [78] [27] В отличие от орбиты, рассчитанной Центром малых планет, дуга наблюдения Аррокота в Базе данных малых тел JPL не включает эти дополнительные наблюдения и подразумевает, что орбита является крайне неопределенной, с параметром неопределенности 5. [1] [e]
Аррокот обычно классифицируется Центром малых планет как далекая малая планета или транснептуновый объект , поскольку он вращается во внешней Солнечной системе за Нептуном. [2] [1] Имея нерезонансную орбиту в области пояса Койпера 39,5–48 а.е. от Солнца, Аррокот формально классифицируется как классический объект пояса Койпера , или кубевано. [79] [80] Орбита Аррокота наклонена к плоскости эклиптики на 2,45 градуса, что относительно мало по сравнению с другими классическими объектами пояса Койпера, такими как Макемаке . [81] Поскольку Аррокот имеет низкий орбитальный наклон 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, как полагают, представляет собой остаточные планетезимали, оставшиеся от аккреции материала во время формирования Солнечной системы . [79] [82]
Результаты фотометрических наблюдений космического телескопа Хаббл показывают, что яркость Аррокота изменяется примерно на 0,3 звездной величины по мере его вращения. [83] [84] Хотя период вращения и амплитуду кривой блеска Аррокота невозможно определить по наблюдениям Хаббла, тонкие изменения яркости предполагают, что ось вращения Аррокота либо направлена в сторону Земли, либо просматривается в конфигурации на экваторе с почти сферической формой, с ограниченным наилучшим соотношением сторон a / b около 1,0–1,15. [84] [83]
При приближении космического аппарата New Horizons к Аррокоту, космический аппарат не обнаружил никакой вращательной кривой блеска, несмотря на неправильную форму Аррокота. [85] Чтобы объяснить отсутствие вращательной кривой блеска, ученые предположили, что Аррокот вращается на боку, а его ось вращения направлена почти прямо на приближающийся космический аппарат New Horizons . [85] Последующие изображения Аррокота с New Horizons при приближении подтвердили, что его вращение наклонено, а его южный полюс обращен к Солнцу . [17] [19] Ось вращения Аррокота наклонена на 99 градусов к его орбите. [9] На основании данных затмения и изображений New Horizons период вращения Аррокота определен как 15,938 часов. [8]
Из-за высокого осевого наклона вращения, солнечное излучение северного и южного полушарий Аррокота сильно меняется в течение его орбиты вокруг Солнца. [39] Когда он вращается вокруг Солнца, один полярный регион Аррокота постоянно обращен к Солнцу, а другой — от него. Солнечное излучение Аррокота меняется на 17 процентов из-за низкого эксцентриситета его орбиты. [39] Средняя температура Аррокота оценивается примерно в 42 К (−231,2 °C; −384,1 °F), с максимумом около60 К на освещенной подсолнечной точке Аррокота. [86] [48] Радиометрические измерения с помощью инструмента REX New Horizons показывают, что средняя температура поверхности неосвещенной стороны Аррокота составляет около29 ± 5 К , [48] выше смоделированного диапазона12–14 К. Более высокая температура неосвещенной поверхности Аррокота, измеренная REX, подразумевает, что тепловое излучение исходит из недр Аррокота, которые, как было предсказано, изначально теплее внешней поверхности. [48]
Масса и плотность Аррокота неизвестны. Точная оценка массы и плотности не может быть дана, поскольку лоби находятся в контакте, а не вращаются друг вокруг друга. [87] Хотя возможный естественный спутник , вращающийся вокруг Аррокота, мог бы помочь определить его массу, [63] такие спутники не были обнаружены. [87] При предположении, что оба лоби связаны собственной гравитацией, с взаимной гравитацией двух преодолевающих центробежных сил, которые в противном случае разделили бы их, Аррокот, по оценкам, имеет очень низкую плотность, похожую на плотность комет, с предполагаемой минимальной плотностью0,29 г/см 3 . Для сохранения формы шеи плотность Аррокота должна быть меньше максимально возможной плотности1 г/см3 , в противном случае шея была бы чрезмерно сжата взаимной гравитацией долей, так что весь объект гравитационно сжался бы в сфероид . [39] [88]
Считается, что Аррокот образовался из двух отдельных объектов-прародителей, которые со временем образовались из вращающегося облака небольших ледяных тел с момента образования Солнечной системы 4,6 миллиарда лет назад. [38] [53] Аррокот, вероятно, образовался в более холодной среде в плотной, непрозрачной области раннего пояса Койпера, где Солнце выглядело сильно затененным пылью. [51] Ледяные частицы в раннем поясе Койпера испытали потоковую нестабильность , при которой они замедлялись из-за сопротивления окружающему газу и пыли и гравитационно объединялись в сгустки более крупных частиц. [87]
Поскольку с момента образования Аррокота разрушительных воздействий было мало или вообще не было, детали его формирования сохранились. Из-за различного нынешнего внешнего вида лобов, считается, что каждый из них образовался отдельно , находясь на орбите вокруг друг друга. [53] [89] Считается, что оба объекта-прародителя образовались из одного источника материала, поскольку они кажутся однородными по альбедо, цвету и составу. [39] Наличие блоков с вращающейся топографией на большем объекте указывает на то, что он, вероятно, образовался в результате слияния более мелких планетезимальных единиц до слияния с меньшим объектом. [89] [39] Более крупный лоб Вену, по-видимому, представляет собой совокупность примерно 8 более мелких компонентов, каждый примерно по 5 км (3 мили) в поперечнике.
Неясно, как Аррокот приобрел свою нынешнюю сплющенную форму, хотя были выдвинуты две ведущие гипотезы для объяснения механизмов, приведших к его сплющенной форме во время формирования Солнечной системы. [90] [45] Команда New Horizons предполагает, что два объекта-прародителя образовались с изначально быстрым вращением, в результате чего их формы стали сплющенными из-за центробежных сил. Со временем скорости вращения объектов-прародителей постепенно замедлялись, поскольку они испытывали удары небольших объектов и передавали свой угловой момент другим орбитальным обломкам, оставшимся от их формирования. [90] В конце концов, потеря импульса, вызванная ударами и смещением импульса к другим телам в облаке, заставила пару медленно сближаться по спирали, пока они не соприкоснулись, где со временем суставы слились вместе, образовав его нынешнюю двухлопастную форму. [38] [90]
В альтернативной гипотезе, сформулированной исследователями Китайской академии наук и Института Макса Планка в 2020 году, уплощение Аррокота могло быть результатом процесса потери массы, вызванной сублимацией, в течение нескольких миллионов лет после слияния лоби. Во время формирования состав Аррокота имел более высокую концентрацию летучих веществ из-за аккреции конденсированных летучих веществ в плотном и непрозрачном поясе Койпера. После того, как окружающая пыль и туманность спали, солнечное излучение больше не было затруднено, что позволило фотонно-индуцированной сублимации произойти в поясе Койпера. Из-за высокого наклона вращения Аррокота одна полярная область непрерывно обращена к Солнцу в течение половины его орбитального периода, что привело к сильному нагреву и последующей сублимации и потере замороженных летучих веществ на полюсах Аррокота. [45]
Несмотря на неопределенность, окружающую механизмы уплощения Аррокота, последующее слияние тел, предков лоби, по-видимому, было мягким. Текущий вид Аррокота не указывает на деформацию или компрессионные переломы, что предполагает, что два объекта-прародителя слились очень медленно со скоростью 2 м/с (6,6 фута/с) — сопоставимой со средней скоростью ходьбы человека. [39] [89] Объекты-прародители также должны были слиться наклонно под углами более 75 градусов, чтобы объяснить нынешнюю форму тонкой шеи Аррокота, сохранив лоби нетронутыми. К тому времени, когда два объекта-прародителя слились, оба они уже были приливно заблокированы в синхронном вращении . [91]
Долгосрочная частота столкновений, происходящих на Аррокоте, была низкой из-за более медленных скоростей объектов в поясе Койпера. [57] За период в 4,5 миллиарда лет распыление водяного льда на поверхности Аррокота, вызванное фотонами, уменьшило бы его размер как минимум на 1 см (0,39 дюйма). [39] При отсутствии частых кратерных событий и возмущений его орбиты форма и внешний вид Аррокота остались бы практически нетронутыми с момента соединения двух отдельных объектов, которые сформировали его двудольную форму. [57] [18]
Аррокот был обнаружен 26 июня 2014 года с помощью космического телескопа Хаббл во время предварительного исследования с целью найти подходящий объект пояса Койпера для пролета космического аппарата New Horizons . Ученые из команды New Horizons искали объект в поясе Койпера, который космический аппарат мог бы изучить после Плутона, и их следующая цель должна была быть достижима на оставшемся топливе New Horizons . [ 92] [82] Используя большие наземные телескопы на Земле, исследователи начали искать объекты-кандидаты в 2011 году и искали их несколько раз в год в течение нескольких лет. [93] Однако ни один из найденных объектов не был достижим для космического аппарата New Horizons , а большинство объектов пояса Койпера, которые могли бы подойти, были просто слишком далеки и слабы, чтобы их можно было увидеть через атмосферу Земли. [92] [93] Чтобы найти эти более слабые объекты пояса Койпера, команда New Horizons начала поиск подходящих целей с помощью космического телескопа Хаббл 16 июня 2014 года. [92]
Аррокот был впервые сфотографирован Хабблом 26 июня 2014 года, через 10 дней после того, как команда New Horizons начала поиск потенциальных целей. [82] Во время цифровой обработки изображений с Хаббла Аррокот был идентифицирован астрономом Марком Буйе , членом команды New Horizons . [20] [82] Буйе сообщил о своей находке поисковой группе для последующего анализа и подтверждения. [94] Аррокот был вторым объектом , найденным во время поиска, после 2014 MT 69. [95] Позже с помощью Хаббла были обнаружены еще три потенциальных цели, хотя последующие астрометрические наблюдения в конечном итоге исключили их. [95] [23] Из пяти потенциальных целей, найденных с помощью Хаббла, Аррокот был признан наиболее подходящей целью для космического корабля, поскольку траектория пролета требовала наименьшего количества топлива по сравнению с траекторией для 2014 PN 70 , второй наиболее подходящей целью для New Horizons . [80] [96] 28 августа 2015 года Аррокот был официально выбран НАСА в качестве цели пролета космического корабля New Horizons . [23]
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 с Хаббла и космической обсерватории Gaia Европейского космического агентства, чтобы точно выяснить, когда и где на поверхности Земли Аррокот будет отбрасывать тень. [97] [98] Они определили, что затмения произойдут 3 июня, 10 июля и 17 июля 2017 года, и отправились в места по всему миру, где они могли бы увидеть, как Аррокот закрывает другую звезду в каждую из этих дат. [97] Основываясь на этой последовательности из трех затмений, ученые смогли проследить форму объекта. [97]
В июне и июле 2017 года Аррокот закрыл три фоновые звезды. [97] Команда, стоящая за New Horizons, сформировала специализированную команду «KBO Chasers» во главе с Марком Буйе для наблюдения за этими звездными покрытиями из Южной Америки, Африки и Тихого океана. [99] [100] [101] 3 июня 2017 года две группы ученых НАСА попытались обнаружить тень Аррокота из Аргентины и Южной Африки. [102] Когда они обнаружили, что ни один из их телескопов не наблюдал тень объекта, изначально предполагалось, что Аррокот может быть не таким большим и не таким темным, как ожидалось ранее, и что он может быть сильно отражающим или даже роем. [102] [103] 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. [103]
10 июля 2017 года бортовой телескоп SOFIA был успешно размещен вблизи прогнозируемой центральной линии для второго затмения во время полета над Тихим океаном из Крайстчерча , Новая Зеландия. Основной целью этих наблюдений был поиск опасного материала, такого как кольца или пыль, около Аррокота, который мог бы угрожать космическому аппарату New Horizons во время его пролета в 2019 году. Сбор данных был успешным. Предварительный анализ показал, что центральная тень была пропущена; [104] только в январе 2018 года стало ясно, что SOFIA действительно наблюдал очень кратковременный провал от центральной тени. [105] Данные, собранные SOFIA, также будут ценны для наложения ограничений на пыль около Аррокота. [106] [107] Подробные результаты поиска опасного материала были представлены на 49-м заседании Отдела планетарных наук AAS 20 октября 2017 года. [108]
17 июля 2017 года космический телескоп «Хаббл» использовался для проверки мусора вокруг Аррокота, устанавливая ограничения на кольца и мусор в пределах сферы Хилла Аррокота на расстоянии до 75 000 км (47 000 миль) от основного тела. [109] Для третьего и последнего затмения члены команды установили еще одну наземную «линию ограждения» из 24 мобильных телескопов вдоль прогнозируемого наземного пути тени затмения на юге Аргентины ( провинции Чубут и Санта-Крус ), чтобы лучше ограничить размер Аррокота. [100] [101] Среднее расстояние между этими телескопами составляло около 4 км (2,5 мили). [110] Используя последние наблюдения с Хаббла, положение Аррокота было известно с гораздо большей точностью, чем для затмения 3 июня, и на этот раз тень Аррокота была успешно обнаружена по крайней мере пятью мобильными телескопами. [101] В сочетании с наблюдениями SOFIA это наложило ограничения на возможные обломки вблизи Аррокота. [107]
Результаты затмения 17 июля показали, что Аррокот мог иметь очень продолговатую, неправильную форму или быть близкой или контактной двойной звездой. [110] [42] Согласно продолжительности наблюдаемых хорд , было показано, что Аррокот имел две «доли» с диаметрами приблизительно 20 км (12 миль) и 18 км (11 миль) соответственно. [84] Предварительный анализ всех собранных данных показал, что Аррокот сопровождался орбитальным спутником на расстоянии около 200–300 км (120–190 миль) от первичного тела. [111] Однако позже было установлено, что ошибка в программном обеспечении обработки данных привела к смещению видимого местоположения цели. После учета ошибки короткий спад, наблюдаемый 10 июля, считался обнаружением первичного тела. [105]
Объединив данные о его кривой блеска , [83] спектрах (например, цвете) и данных о затмениях звезд, [110] можно было бы на основе известных данных создать представление о том, как он мог бы выглядеть до пролета космического корабля.
Было предсказано два потенциально полезных затмения Аррокота на 2018 год: одно на 16 июля и одно на 4 августа. Ни одно из них не было так хорошо, как три события 2017 года. [97] Не было предпринято никаких попыток наблюдать затмение 16 июля 2018 года, которое произошло над Южной Атлантикой и Индийским океаном. Для события 4 августа 2018 года две команды, в общей сложности около 50 исследователей, отправились в места в Сенегале и Колумбии. [112] Событие привлекло внимание средств массовой информации в Сенегале, где оно было использовано как возможность для научной пропаганды . [113] Несмотря на то, что некоторые станции пострадали от плохой погоды, событие было успешно замечено, как сообщила команда New Horizons . [114] Первоначально было неясно, была ли зарегистрирована хорда на цели. 6 сентября 2018 года НАСА подтвердило, что по крайней мере один наблюдатель действительно видел падение звезды, что предоставило важную информацию о размере и форме Аррокота. [115]
Наблюдения Хаббла были проведены 4 августа 2018 года для поддержки кампании по затмению. [116] [112] Хаббл не мог быть помещен в узкую полосу затмения, но из-за благоприятного расположения Хаббла во время события космический телескоп смог исследовать область вплоть до 1600 км (990 миль) от Аррокота. Это намного ближе, чем область в 20 000 км (12 000 миль), которую можно было наблюдать во время затмения 17 июля 2017 года. Хаббл не увидел никаких изменений яркости целевой звезды, что исключает любые оптически толстые кольца или обломки вплоть до 1600 км (990 миль) от Аррокота. [115] Результаты кампаний по затмению 2017 и 2018 годов были представлены на 50-м заседании Отдела планетарных наук Американского астрономического общества 26 октября 2018 года. [117]
Завершив пролёт Плутона в июле 2015 года, космический аппарат New Horizons сделал четыре изменения курса в октябре и ноябре 2015 года, чтобы выйти на траекторию к Аррокоту. [119] Это первый объект, который был обнаружен после запуска космического корабля, [78] [120] и является самым дальним объектом в Солнечной системе, который когда-либо посещался космическим аппаратом. [23] [121] [122] Двигаясь со скоростью 51 500 км/ч (858 км/мин; 14,3 км/с; 32 000 миль/ч) [123], New Horizons прошёл мимо Аррокота на расстоянии 3538 км (2198 миль), что эквивалентно нескольким минутам полета на скорости корабля и одной трети расстояния ближайшего сближения космического корабля с Плутоном. [10] Ближайшее сближение произошло 1 января 2019 года в 05:33 UTC ( время событий космического корабля – SCET) [111] [124], в этот момент он был 43,4 а.е. от Солнца в направлении созвездия Стрельца . [125] [126] [127] [77] На этом расстоянии время прохождения радиосигналов в одну сторону между Землей и New Horizons составляло 6 часов. [111]
Научные цели пролета включают характеристику геологии и морфологии Аррокота и картирование состава поверхности (поиск аммиака, оксида углерода, метана и водяного льда). Были проведены исследования окружающей среды для обнаружения возможных орбитальных лун, комы или колец. [111] Ожидаются изображения с разрешением, показывающим детали от 30 м (98 футов) до 70 м (230 футов). [111] [128] Из наблюдений Хаббла слабые, небольшие спутники, вращающиеся вокруг Аррокота на расстояниях более 2000 км (1200 миль), были исключены до глубины >29-й звездной величины . [83] У объекта нет обнаруживаемой атмосферы и нет больших колец или спутников диаметром более 1,6 км (1 мили). [129] Тем не менее, поиски родственной луны (или лун) продолжаются, что может помочь лучше объяснить формирование Аррокота из двух отдельных орбитальных объектов. [38]
New Horizons впервые обнаружил Аррокот 16 августа 2018 года с расстояния 172 миллиона км (107 миллионов миль). [130] В то время Аррокот был виден с величиной 20 в направлении созвездия Стрельца. [131] Ожидалось, что к середине ноября Аррокот достигнет величины 18, а к середине декабря — 15. Он достиг яркости невооруженного глаза (величина 6) с точки зрения космического корабля всего за 3–4 часа до самого близкого сближения. [118] Если были обнаружены препятствия, космический корабль имел возможность отклониться на более удаленную точку встречи, хотя никаких лун, колец или других опасностей не было видно. [111] [131] Изображения с высоким разрешением с New Horizons были сделаны 1 января. Первые изображения посредственного разрешения поступили на следующий день. [132] Ожидалось, что передача данных, собранных во время пролета, продлится 20 месяцев, до сентября 2020 года. [124]
Миссия НАСА New Horizons к Плутону и поясу Койпера ищет ваши идеи о том, как неофициально назвать следующую цель пролета, находящуюся в миллиарде миль (1,6 миллиарда километров) от Плутона.
разрешение около 110 футов (33 метра) на пиксель. [...] Это обработанное составное изображение объединяет девять отдельных изображений, полученных с помощью Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), каждое со временем экспозиции 0,025 секунды...