Необъяснимые изменения пылевых колец Хирона указали на их эволюцию

В 1977 году американский астроном Чарльз Коваль (Charles Kowal) открыл небольшое небесное тело Хирон, которое стало первым представителем нового класса объектов — кентавров. Эти объекты находятся между поясом астероидов и поясом Койпера и порой имеют сильно вытянутые нестабильные орбиты. 

Сперва Хирон определили как астероид, но в 1989 году ученые обнаружили, что он проявляет поведение, типичное для кометы, а именно — периодически вспыхивает и гаснет. Поэтому официально Хирон обозначают и как комету (под названием 95P/Хирон), и как астероид.

Астрономы определяют размеры космических объектов на основании абсолютной звездной величины и альбедо (количество света, которое отражает поверхность), но в случае с Хироном оценить эти параметры не просто из-за переменной светимости. Однако есть способ узнать форму и размер интересующего объекта — во время его прохождения на фоне звезд: в частности, по тому, как он блокирует свет удаленных светил. Такие наблюдения Хирона ученые провели в 1993, 1994 и 2011 годах. Выяснилось, что у него низкое альбедо (0,150), то есть это достаточно темное тело, а диаметр составляет примерно 218 километров.

Когда ученые исследовали Хирон во время прохождения на фоне звезд в 2011 году, они заметили аномалию. Свет звезды дважды меркнул до того, как объект проходил на фоне светила, и еще два раза после, когда уже прошел. Тогда астрономы предположили, что у Хирона есть два стабильных пылевых кольца, которые, вероятно, располагаются в радиусе 324 километров от его центра. Наличие колец у кентавров не редкость: например, их открыли у одного из крупнейших астероидов этой группы (10199) Харикло.

Однако теперь исследователи из американского Института планетарных наук в Тусоне поставили под сомнение ранее выдвинутую гипотезу о стабильных кольцах Хирона. В работе, опубликованной в журнале The Planetary Science Journal, ученые рассказали о необычном поведении пылевого диска вокруг этого объекта, нетипичном для колец.  

В 2018 году руководитель исследования Аманда Сикафуз и ее коллеги использовали 1,9-метровый телескоп Южноафриканской астрономической обсерватории, чтобы в очередной раз наблюдать за прохождением Хирона на фоне звезды. Планетологи увидели странную картину: «провалы звездного света», вызванные пылевым материалом Хирона на его орбите, наблюдались на расстоянии 352, 344 и 316 километров до того, как объект приблизился к светилу. И на расстоянии 357 и 364 километров после того, как Хирон удалился от звезды. 

Авторы пояснили, что если бы Хирон обладал стабильной парой колец, можно было бы ожидать всего два провала светимости по обе стороны от Хирона практически на одинаковом расстоянии. Но такого не произошло. Вместо этого наблюдалось третье падение светимости, которое пока объяснить невозможно. Кроме того, свет звезды меркнул в десятках километрах от места расположения гипотетических колец, наличие которых у Хирона предположили в 2011 году. 

«Расположение и количество материала, обнаруженного вокруг Хирона, гораздо сильно отличается от того, что выявляли авторы в предыдущих исследованиях. Мы полагаем, что у Хирона нет стабильной системы колец, а вместо этого там находится материал, который сейчас эволюционирует», — объяснила Сикафуз. 

В 2022 году коллеги Сикафуз из испанского Института астрофизики Андалусии провели еще одно наблюдение за Хироном на фоне прохождения звезды. Они обнаружили, что материал вокруг Хирона снова изменился: происходило уже по три падения светимости с каждой стороны от Хирона. Широкий диск, который «поглощал» звездный свет, имел диаметр 580 километров.

Происхождение и состав материала, который блокирует свет на орбите Хирона, ученым пока не известны. Сикафуз предположила, что его источник — сам Хирон. Материал, вероятно, выбрасывается с поверхности во время «кометных вспышек», подобно тем, что наблюдались летом 2021 года, когда Хирон стал ярче на 0,6 величины.

Прохождения Хирона на фоне звезд случаются регулярно. Теперь перед Сикафуз и ее командой стоит задача объяснить, что же все-таки происходит вокруг далекого кентавра.

Отметим, что у астероидов достаточно часто встречаются спутники. Из чего следует, что странности в наблюдениях Хирона могут объясняться наличием пока не открытого спутника и взаимодействием луны с кольцами астероида.