Тайна «снеговиков» на краю Солнечной системы раскрыта спустя шесть лет

Первая фотография «снеговика» далеко за орбитой Нептуна была сделана зондом NASA New Horizons в 2019 году — это знаменитый объект 2014 MU69 (неофициально — Ultima Thule). Позже учёные выяснили удивительное — в поясе Койпера именно так выглядит каждый десятый астероид. Такое не спишешь на случайность. Обилие «снеговиков» на окраине Солнечной системы требовало объяснений, первое убедительное из которых появилось только сейчас.

Строго говоря, речь идёт о планетезималях — кирпичиках или зародышах каменистых планет из эпохи ранней Солнечной системы. Наибольшее нетронутое их количество находится в поясе Койпера. По мере изучения выяснилось, что среди них примерно 10 % составляют так называемые контактные бинарные объекты, имеющие форму двух соединённых сфер, что внешне напоминает снеговиков. Как сказано выше, впервые подобный объект был сфотографирован зондом NASA New Horizons в 2019 году. Открытие вызвало интерес к механизмам формирования таких необычных структур, поскольку предыдущие модели не могли объяснить их двухдольную форму.

Исследователи из Мичиганского государственного университета (Michigan State University) предложили объяснение с позиции гравитационного коллапса. В созданной ими первой реалистичной компьютерной симуляции планетезималь образуется в процессе слипания мелких частиц, а затем под действием гравитации и вращения разрывается на две части. Эти два фрагмента остаются гравитационно связанными и продолжают сближаться по спирали, мягко соприкасаются и сливаются, сохраняя при этом округлые формы и не превращаясь в единую сферу, как предполагали более ранние гидродинамические модели.

Гравитационный коллапс хорошо согласуется с наблюдениями: если контактные бинарные объекты составляют 10 % популяции, то механизм их образования не может быть крайне редким событием. В отличие от альтернативных гипотез, требующих необычных столкновений или других экзотических условий, предложенный процесс происходит естественным образом в протопланетном диске. После слияния объекты остаются стабильными благодаря разреженности пояса Койпера, где вероятность разрушительных столкновений крайне мала.

Модель впервые позволила с высокой степенью доказанности проверить гипотезу гравитационного коллапса и воспроизвести наблюдаемые формы. В будущем она поможет изучать более сложные структуры из трёх и четырёх слипшихся «шариков» и улучшить понимание процессов формирования малых тел Солнечной системы.