Открытие нового в космосе - обычное дело. Астрономы продолжают находить более далекие объекты во внешних границах Солнечной системы. Миры вроде ‘ Гоблин , ’‘ FarOut ,' а также ' Далеко «Выходят за рамки того, чем на самом деле является наша Солнечная система.
Но находить что-то новое во внутренней Солнечной системе - редкость.
Марк Кучнер, астрофизик НАСА, Центр космических полетов Годдарда.
«Не каждый день приходится открывать для себя что-то новое во внутренней солнечной системе».
Две недавние научные статьи заполняют некоторые пробелы в нашем понимании внутренней части Солнечной системы. Обе статьи посвящены пыли, населяющей Солнечную систему. И эта пыль древняя.
Древнее происхождение пыли
Солнечная система раньше была гораздо более хаотичным местом, чем сейчас. Фактически, после того, как Солнце ожило, но до того, как образовалась какая-либо из планет, было огромное количество пыли и, конечно же, газа, вращающихся в огромном диске. Большая часть этой пыли превратилась в каменистые планеты. Но кое-что осталось, и оно медленно движется к Солнцу, притягиваемое мощной гравитацией звезды.
Солнечная система - это не солнечная система, пока звезда не образуется из облака газа и пыли. После образования звезды оставшееся облако газа и пыли закручивается вокруг звезды. Планеты образуются из этой пыли, поскольку гравитация и другие силы заставляют пыль сталкиваться и сливаться. (Иллюстрация)
Источники: Лаборатория реактивного движения НАСА.
Есть и другая пыль. Некоторые из них происходят от столкновений астероидов, некоторые - от комет, а некоторые - от других событий, таких как удары метеоритов. И большая его часть древняя.
На своем долгом пути к Солнцу пыль попадает в ловушку гравитации планет. Он имеет форму колец, которые отслеживают орбиты планет вокруг Солнца. Астрономам это известно давно.
Двадцать пять лет назад ученые обнаружили, что Земля вращается вокруг Солнца вместе с гигантским кольцом пыли. Совсем недавно один был обнаружен возле Венеры. Кольцо Венеры было только подтверждено в 2013 году .
Иллюстрация пылевых колец около внутренних планет, вращающихся вокруг Солнца. Кредит изображения:
Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / Мэри Пэт Хрибик-Кейт
Меркурий получает кольцо
«Люди думали, что Меркурий, в отличие от Земли или Венеры, слишком мал и слишком близко к Солнцу, чтобы захватить кольцо пыли».
Гильермо Стенборг, солнечный ученый, Лаборатория военно-морских исследований, соавтор исследования.
Меркурий настолько близко к Солнцу, что астрономы думали, что там не может быть пылевого кольца. Либо планета была слишком мала, чтобы захватить пыль своей гравитацией, либо солнечный ветер и магнитная сила Солнца оттолкнули бы ее. Но в новой статье представлены доказательства того, что ближайшая к Солнцу планета действительно имеет пылевое кольцо.
«Люди думали, что Меркурий, в отличие от Земли или Венеры, слишком мал и слишком близок к Солнцу, чтобы захватить кольцо пыли», - сказал он. «Они ожидали, что солнечный ветер и магнитные силы Солнца унесут всю избыточную пыль с орбиты Меркурия».
Еще в ноябре ученые Гильермо Стенберг и Рассел Ховард опубликовали свою статью. «Свидетельства существования околосолнечного пылевого кольца вблизи орбиты Меркурия» в Астрофизическом журнале. В нем они представляют доказательства существования пылевого кольца нового Меркурия.
Пара ученых-солнечников из Центра военно-морских исследований в Вашингтоне, округ Колумбия, не искала пыль. Как ни странно, они искали место, свободное от пыли. Обнаружение области, свободной от пыли, подтвердит популярную теорию о том, что сила Солнца должна создать область, свободную от пыли, вблизи самого Солнца.
Идея заключалась в том, что размер области и то, как далеко она находится от Солнца, скажут нам кое-что о природе самой пыли и о том, как она сформировалась под действием силы Солнца. А поскольку пыль древняя, она может кое-что рассказать нам об эволюции нашей Солнечной системы.
Астероиды представляют собой строительные блоки каменистых планет Солнечной системы. Когда они сталкиваются в поясе астероидов, они выбрасывают пыль, которая рассеивается по всей солнечной системе, и ученые могут изучить ее, чтобы найти ключ к разгадке ранней истории планет. (иллюстрация)
Источники: Лаборатория концептуальных изображений Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
Вместо этого они обнаружили кольцо пыли там, где его никто не ожидал: прямо возле орбиты Меркурия.
Проблема с поиском беспыльной области рядом с Солнцем, отсюда, на Земле, заключается в том, что есть все виды промежуточной пыли, из-за которой трудно сказать, что происходит. Стенберг и Ховард хотели разработать способ удаления нежелательной пыли с изображений. Помните, они ученые-солнечники. Их интересует поведение Солнца и солнечная погода, а не пыль.
Двое ученых-солнечников работали с изображениями из СТЕРЕО , пара обсерваторий НАСА, которые работают вместе. Обсерватории движутся по высокоэллиптическим геоцентрическим орбитам. Со временем один из них уходит все дальше впереди Земли, а другой все больше отстает. Это означает, что вместе они обеспечивают стереоизображение Солнца.
В концепции художника показаны обе СТЕРЕО обсерватории, окружающие Солнце с противоположных сторон. Предоставлено: НАСА.
Они построили модель, основанную на изображениях со STEREO, а затем протестировали ее в рамках подготовки к запуску НАСА Solar Parker Probe, поскольку он приближается к Солнцу в течение следующих нескольких лет.
«На самом деле мы не пыльные люди», - сказал Ховард, который также является ведущим научным сотрудником камер на STEREO и Parker Solar Probe, которые делают снимки короны. «Пыль вблизи Солнца просто появляется в наших наблюдениях, и, как правило, мы ее выбросили».
Обсерватории STEREO могут видеть два вида света: первый - это свет короны Солнца, второй - отраженный свет от пыли. Проблема в том, что свет от пыли примерно в 100 раз ярче коронального света. Новая модель, разработанная Стенбергом и Ховардом, была разработана, чтобы удалить эту пыль и позволить им лучше видеть Солнце. Если бы они смогли разделить два вида света, то смогли бы обнаружить беспыльную зону, о которой много теоретизировали.
Обнаружение пылевого кольца Меркурия было счастливой случайностью. Они обнаружили область повышенной яркости вдоль орбиты Меркурия.
«Это не было чем-то изолированным, - сказал Ховард. «Повсюду вокруг Солнца, независимо от положения космического корабля, мы могли видеть такое же пятипроцентное увеличение яркости или плотности пыли. Это говорит о том, что что-то было там, и это то, что простирается по всему Солнцу ».
Ученые создали свою модель для использования другими учеными. Поскольку Parker Solar Probe продолжает свою миссию, их модель может быть использована для поиска любых других скоплений пыли около Солнца.
Что касается двух ученых-солнечников, они счастливы сделать неожиданное открытие. И они все еще ищут зону, свободную от пыли.
Другое происхождение пылевого кольца Венеры
Ученые знали о пылевом кольце Венеры более десяти лет. И они знают о Земле более 25 лет.
Кольцо Земли происходит в основном из пояс астероидов , огромное кольцо пыли в форме пончика между Марсом и Юпитером. Большинство астероидов Солнечной системы находятся в поясе, и они постоянно врезаются друг в друга и измельчают друг друга. Это создает много пыли, которая постепенно движется к Солнцу. По пути часть его попадает в ловушку земного притяжения, образуя собственное пылевое кольцо.
Астероиды внутренней Солнечной системы и Юпитер: пояс астероидов в форме пончика расположен между орбитами Юпитера и Марса. Предоставлено: Wikipedia Commons.
Предполагалось, что пылевое кольцо Венеры сформировалось таким же образом. Почему должно быть иначе? Вся пыль из пояса астероидов должна пройти по орбите Венеры на пути к Солнцу.
Астрофизик Петр Покорный, из Центр космических полетов Годдарда , решил разобраться в проблеме. Он создал модель, содержащую пыль из пояса астероидов, движущегося по спирали к Солнцу. Но когда он запустил моделирование, его ждал сюрприз.
Результаты показали, что кольцо пыли соответствовало кольцу пыли Земли, но не соответствовало кольцу пыли Венеры. Возникает вопрос, откуда взялась пыль в кольце Венеры?
Пара ученых ввела в свою симуляцию все источники пыли, которые только могли придумать. Астероиды, кометы Облака Оорта, другие типы комет, даже недавние столкновения в поясе астероидов. Ничего подобного.
«Но ни один из них не работал», - сказал Кучнер. «Итак, мы начали создавать собственные источники пыли».
Моделирование пылевого кольца вокруг Венеры.
Покорный и его партнер по исследованиям Марк Кучнер говорят, что пыль исходит от пока необнаруженной группы астероидов, которые вращаются вокруг Солнца вместе с Венерой. Пара опубликовала их работа в The Astrophysical Letters 12 марта 2019 г.
Они рассудили, что группа астероидов на орбите Венеры может остаться незамеченной, потому что смотреть в этом направлении в телескопы здесь, на Земле, означает указывать их в направлении Солнца. Такой свет означал бы, что астероиды почти невозможно обнаружить.
Они вводят в свою симуляцию разные группы астероидов с разными резонансами, и единственное, что имело смысл, это группа с резонансом 1: 1, то есть астероиды завершают один оборот вокруг Солнца за каждую орбиту Венеры.
«Я думаю, что самым захватывающим в этом результате является то, что он предполагает новую популяцию астероидов, которая, вероятно, является ключом к разгадке того, как образовалась Солнечная система», - сказал Кучнер.
Затем кто-то должен их увидеть. Это будет нелегко. В то время как недавно обнаруженное пылевое кольцо Меркурия довольно мало, Венера огромна. Это 16 миллионов миль сверху вниз и 6 миллионов миль в ширину. Найти там астероиды будет непросто.
Кроме того, эти двое должны были придумать причину, по которой эти астероиды вообще существуют. «Мы думали, что обнаружили эту популяцию астероидов, но затем нам пришлось доказать это и показать, что это работает», - сказал Покорный. «Мы были в восторге, но потом ты понимаешь:« О, у нас так много работы »».
Поэтому они создали еще одну симуляцию, в которой Венера начинала со здоровой популяции астероидов, вместо того, чтобы каким-то образом захватывать их позже.
Они начали с 10 000 астероидов, соседствующих с Венерой. Затем они запустили свой симулятор в течение 4,5 миллиардов лет, возраста Солнечной системы. Когда они добрались до конца, по сегодняшний день, 800 первоначальных астероидов пережили различные гравитационные силы в Солнечной системе и остались около Венеры.
Моделирование не позволяет многому научиться. Кто-то должен действительно наблюдать за ними, чтобы обосновать эту теорию.
«Если там что-то есть, мы сможем это найти», - сказал Покорный.
Иллюстрация белого карлика LSPM J0207 + 3331, находящегося на расстоянии 145 световых лет от нас. Он окружен пылевым кольцом, где промежутки могут указывать на формирование планет. На переднем плане видны осыпающиеся астероиды, которые поставляют часть пыли. Кредит изображения:
Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / Скотт Виссингер
Это не похоже на то, чтобы пылевые кольца вокруг планет были чем-то особенным в нашей Солнечной системе. Мы можем видеть множество молодых солнечных систем с пылевыми кольцами. И мы знаем, что кольца, которые мы видим вокруг других звезд, также являются частью истории формирования планет. Мы просто не знаем всех деталей.
Возможно, вскоре, благодаря таким исследованиям, мы лучше поймем, как создаются и поддерживаются пылевые кольца во внутренней Солнечной системе и как все это связано с формированием планет.
«Чтобы моделировать и точно считывать пылевые кольца вокруг других звезд, мы сначала должны понять физику пыли на нашем собственном заднем дворе», - сказал Кучнер.
Источники:
- Исследовательская работа: Коорбитальные астероиды как источник зодиакального пылевого кольца Венеры
- Исследовательская работа: Свидетельства околосолнечного пылевого кольца около орбиты Меркурия
- Пресс-релиз: Что ученые обнаружили после просеивания пыли в Солнечной системе
