Астрофизики из Бразилии рассчитали параметры гипотетического кольца Плутона, сформированного микроскопическими пылевыми частицами.

В новой модели частицы пыли образуются при столкновениях микрометеороидов с поверхностью двух небольших спутников карликовой планеты, Никты и Гидры. Обе луны были обнаружены в 2005 году; до этого единственным спутником Плутона считался крупный Харон. В июле 2011-го астрономы, напомним, добавили к трём упомянутым объектам ещё один спутник, диаметр которого составляет 13–34 км.

Обнаружение Никты и Гидры стало центральной темой одного из номеров журнала Nature.

Определяя параметры кольца, астрофизики учитывали гравитационное воздействие на частицы, оказываемое Плутоном, Хароном, Никтой и Гидрой, и влияние солнечного излучения. Последнее было представлено в виде двух отдельных компонентов: давления излучения и эффекта Пойнтинга — Робертсона, который приводит к постепенному уменьшению радиуса орбиты частиц.

Массу пыли, производимой Никтой и Гидрой, авторы оценили в 6•10^–5 и 4•10^–5 кг/с. Известно, что массу кольца шириной dR, которое находится на расстоянии R от Плутона, можно рассчитать по его оптической толщине τ (безразмерной величине, характеризующей ослабление излучения в среде за счёт поглощения и рассеяния), если задать распределение частиц пыли по размерам. В нашем случае модельное кольцо располагалось между орбитами Никты и Гидры на R ~ 57 000 км, dR приняли равной ~ 16 000 км, а диаметр частиц варьировался от 1 до 10 мкм.

Свою оценку оптической толщины возможного кольца — 5•10^–6 — ещё в 2006 году представила группа американских учёных под руководством Алана Стерна (Alan Stern) из Юго-Западного научно-исследовательского института. При этом значении τ масса кольца приближалась бы к 10⁸ кг, и на её накопление за счёт бомбардировки спутников Плутона микрометеороидами уходило бы около 4•10⁴ лет. Как показало моделирование, под действием излучения Солнца частицы покидают область между Никтой и Гидрой гораздо быстрее, и существовать такое кольцо просто не может.

Расчёты, выполненные бразильцами, свидетельствуют в пользу гораздо более «тонкого» кольца с τ = 6•10^–11. Оно наберёт соответствующую массу менее чем за год, и на таком временнóм отрезке покинуть систему успеют лишь около 2% частиц, испущенных Никтой и Гидрой. Другими словами, в модели устанавливается равновесие между выработкой и потерей вещества.

Максимально возможная величина τ, установленная по результатам наблюдений на «Хаббле», который не сумел обнаружить кольцо в системе Плутона, равна 1,3•10^–5. Это значение, как видим, на порядки превышает расчётное, а значит, экспериментальным данным модель не противоречит, Уточнить входящие в неё параметры можно будет после 2015 года, когда к Плутону подойдёт аппарат New Horizons.

Столкновение, которое, как считается, привело к образованию всех спутников Плутона (иллюстрация Don Davis).

Препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Technology Review.

Компьюлента