Выяснилось, что Плутон гораздо холоднее свой луны

Плутон значительно холоднее, чем его собственный крупнейший спутник Харон. Это выяснилось после первого точного измерения температуры данной системы.

Плутон и Харон, входящие в число величайших объектов пояса Койпера, часто именуются "двойной планетой", поскольку весьма близки по своим размерам: диаметр Харона лишь в два раза уступает Плутону, а среднее расстояние между ними оценивают лишь в 18 тысяч километров (недавно у Плутона удалось обнаружить еще пару спутников, но они уже значительно меньше по своим размерам как Плутона, так и Харона). Именно поэтому астрономам и не удавалось до сих пор измерить в точности их индивидуальные температуры, ведь большинство телескопов, работающих в миллиметровом и субмиллиметровом (0,05-10 мм) радиодиапазонах (и способных улавливать тепловое излучение), не могут разрешить два этих объекта (угловое расстояние исчисляется 0,9 секунды дуги, что соответствует длине карандаша, видимого с дистанции порядка 50 километров).

Теперь американские астрономы смогли проделать необходимые измерения с помощью системы высокого разрешения, состоящей из восьми 6-метровых антенн, работающих в субмиллиметровом диапазоне, что установлены на Гавайях (на вершине потухшего вулкана Мауна-Кеа), - Submillimeter Array (SMA). Максимально возможное удаление телескопов друг от друга (длина базы) составило при этом 500 метров. Это исследование будет представлено на 207-й встрече Американского астрономического общества (American Astronomical Society), которая открывается в Вашингтоне (округ Колумбия) 8 января.

Выяснилось, что температура Харона на 53 градуса выше абсолютного нуля (абсолютный нуль соответствует примерно -273°C), в то время как Плутон оказался на 10 градусов холоднее своей луны.

Разница температур, вероятно, возникает за счет различия в составах поверхностей вышеупомянутых небесных тел, ну а эта информация в свою очередь поможет ученым высказывать более обоснованные предположения относительно истории формирования планетоидов на периферии Солнечной системы. Поверхность Плутона состоит главным образом из азотного льда, в то время как Харон сложен из "почти обычного" водяного льда, который плавится при более высокой температуре, чем азот. Оба объекта расположены слишком далеко от Солнца, чтобы оно могло плавить или выпаривать водяной лед, но даже столь слабый солнечный свет может способствовать испарению льда азотного, ответственного за разреженную атмосферу на Плутоне.

"Часть энергии, которая могла бы идти на разогрев поверхности Плутона, вместо этого уходит на испарение вещества, содержащегося на его поверхности", - объясняет член группы исследователей Марк Гурвелл (Mark Gurwell) из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics -CfA, штат Массачусетс). Возникает своеобразный "антипарниковый эффект". Процесс во многом подобен всем нам известному потоотделению: ведь когда люди потеют, испаряющийся пот создает охлаждающий эффект, забирая у тела излишки тепла.

Однако до сих пор неясно, почему Харон не содержит азота на своей поверхности. Возможно, когда-то в этом отношении он был полностью подобен Плутону, однако потерял азот за счет испарения и небольшой силы тяжести, неспособной удержать хоть какую-то атмосферу. Альтернативное предположение может состоять в том, что на Хароне никогда и не было такого количества азота, как на Плутоне. Тогда эти планетоиды, скорее всего, формировалось изначально в разных регионах Солнечной системы и лишь затем, в ходе каких-то еще не вполне ясных пертурбаций спутник был захвачен планетой.

Космический корабль "Новые горизонты" (New Horizons) NASA, запуск которого назначен на 17 января, вероятно, сможет пролить свет на эту проблему после того, как достигнет окрестностей Плутона. Впрочем, случится это еще не скоро - через десяток лет. В будущем планируется также проделать более точные измерения параметров Плутона с помощью системы ALMA (Atacama Large Millimeter Array - Большая Антенная Решетка на высокогорном плато (5000 метров) в пустыне Атакама, это 64 двенадцатиметровых антенн, а наибольшая база там - 12 километров), в настоящее время строящейся в Чили (завершение строительства планируется в 2012 году, однако первые научные эксперименты могут быть поставлены уже в 2008-м).

Сам Плутон (названный в честь бога подземного царства греко-римского пантеона) был открыт в 1930 году, а Харон (мифический владелец скорбной ладьи - перевозчик душ умерших) был обнаружен наземными наблюдателями в 1978 году. Плутон-Харон расположен в 30-50 раз дальше от Солнца, чем Земля (его орбита, как известно, сильно вытянута, он то приближается к нашему светилу, то удаляется от него), и получает только 1/1000 часть от того света, что доходит до нашей планеты.

Солнечная система за пределами орбиты Нептуна - это в буквальном смысле этого слова темное и таинственное место. Но вполне населенное... Помимо Плутона и его трех лун, в последние годы там обнаружены объекты, мало чем уступающие "девятой планете" (а то и превосходящие ее по размерам и массе), например, экстремально удаленная Седна (Sedna) или совсем недавний 2003 UB₃₁₃. Определить, какие из этих объектов можно назвать новыми планетами, а какие - нет, еще предстоит Международному астрономическому союзу (International Astronomical Union - IAU). Некоторые астрономы даже считали раньше, что и Харон имеет право именоваться планетой, поскольку он достаточно велик и мог бы иметь какую-никакую атмосферу.

Однако новые наблюдения, проведенные теперь уже Амандой Гулбис (Amanda Gulbis) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology - MIT) и ее коллегами, показывают, что атмосфера на Хароне все-таки практически отсутствует, и потому по этому критерию Харон в планеты явно не проходит (публикация в журнале Nature). "Я считаю, что обладание атмосферой - это ключевой критерий, - говорит Гулбис. - А наши результаты показывают, что он не имеет атмосферы. Я сказала бы, что Харон - это определенно не планета".

Астрономы использовали в своих интересах тот редкий момент (11 июля 2005 года), когда Харон "наложился" на отдаленную звезду (UCAC2 26257135), затмив ее свет, чтобы выяснить, обладает ли спутник Плутона собственной атмосферой. Если бы хоть сколько-нибудь заметная атмосфера у него была, то свет звезды гас бы не сразу, а постепенно. Однако выяснилось, что атмосфера Харона гораздо разреженнее не только атмосферы Плутона, но и "атмосферы" нашей собственной земной Луны.

К тому же это редкое "затенение", которое наблюдалось впервые с 1980 года, позволило ученым уточнить радиус Харона, который оказался равен 605 километрам, что соответствует "размерам штата Массачусетс". Используя это новое значение радиуса и полученное с помощью космического телескопа "Хаббл" значение массы Харона (гравитационно взаимодействующего с Плутоном), астрономы вычислили, что Харон лишь примерно на 63 процента состоит из скальных пород. Это означает, что он, возможно, сформировался тем же самым способом, что и земная Луна: крупный объект поразил родительскую планету, что привело к выбросу более легких материалов, позднее сросшихся в единое небесное тело.

Указывается, что подобные редкие затенения могли бы помочь собрать данные и относительно Седны и 2003 UB₃₁₃. А это, в свою очередь, помогло бы принять более обоснованное решение касательно их планетного статуса (размеры, масса, наличие атмосферы etc.). Если, конечно, сам Плутон продолжат называть планетой...

Источники:
A Planet Colder Than It Should Be - CfA Press Release
Pluto is colder than its moon Charon - New Scientists
Pluto Colder Than Expected - Space.com
Star Occultation Provides Defining Glimpse of Charon - Scientific American

Ссылка:
Миллиметровые и субмиллиметровые обсерватории - "Астронет"