90377 Седна -90377 Sedna

90377 Седна⯲
Седна видна через Хаббл
Открытие
Обнаружено Майкл Браун
Чад Трухильо
Дэвид Рабинович
Дата открытия 14 ноября 2003 г.
Обозначения
(90377) Седна
Произношение / ˈ s ɛ d n ə /
Названный в честь
Седна (инуитская богиня моря и морских животных)
2003 ВБ 12
TNO  · обособленный
седновидный
прилагательные седнян
Орбитальные характеристики
Эпоха 31 мая 2020 г. ( JD 2458900.5 )
Параметр неопределенности 2
Дуга наблюдения 30 лет
Самая ранняя дата до обнаружения 25 сентября 1990 г.
Афелий 937  а.е. (140,2  Тм )
5,4  световых дня
перигелий 76,19 а.е. (11,398 Тм)
506 а.е. (75,7 тм)
Эксцентриситет 0,8496
11 390 лет (барицентрический)
11 408 лет по григорианскому календарю
1,04 км/ с
358,117°
наклон 11,9307 °
144,248°
≈ 18 июля 2076 г.
311,352°
Физические характеристики
Габаритные размеры 995 ± 80 км
(теплофизическая модель)
1060 ± 100 км
(стандартная тепловая модель)
> 1025 ± 135 км
(хорда покрытия)
10,273 ± 0,002 ч
(~ 18 ч менее вероятно)
0,32 ± 0,06
Температура ≈ 12 К  (см. примечание )
( красный ) B−V=1,24 ; V-R=0,78
20,8 (противоположная)
20,5 ( перигеликоидальная )
1,83 ± 0,05
1,3

Седна ( обозначение малой планеты 90377 Седна ) — карликовая планета во внешних пределах Солнечной системы , которая находится в самой внутренней части ее орбиты; по состоянию на 2022 год находится в 84 астрономических единицах (1,26 × 10 10  км ) от Солнца , почти в три раза дальше, чем Нептун . Спектроскопия показала, что состав поверхности Седны аналогичен составу некоторых других транснептуновых объектов , поскольку представляет собой смесь воды, метана и азотных льдов с толинами . Его поверхность — одна из самых красных среди объектов Солнечной системы. С точностью до предполагаемой неопределенности Седна связана с Церерой как крупнейшим планетоидом , у которого, как известно, нет луны .

Орбита Седны является одной из самых больших в Солнечной системе , если не считать орбиты долгопериодических комет , а ее афелий оценивается в 937 а.е. Это в 31 раз больше расстояния Нептуна от Солнца, 1,5% светового года (или 5,5 световых дня) и далеко за пределами ближайшей части гелиопаузы , определяющей границу межзвездного пространства . Карликовые планеты Эрида и Гонгонг в настоящее время находятся дальше от Солнца, чем Седна, потому что Седна находится вблизи перигелия.

Седна имеет исключительно вытянутую орбиту, и ей требуется примерно 11 400 лет, чтобы вернуться к ближайшему сближению с Солнцем на расстоянии  76 а.е. Он считается членом рассеянного диска , группы объектов, отправленных на сильно вытянутые орбиты под действием гравитационного влияния Нептуна. Однако эта классификация оспаривалась, потому что его перигелий слишком велик, чтобы он мог быть рассеян какой-либо из известных планет, что побудило некоторых астрономов неофициально называть его первым известным членом внутреннего облака Оорта . Это также прототип нового орбитального класса объектов, седноидов , в который также входят 2012 VP 113 и Leleākūhonua .

Астроном Майкл Э. Браун , один из первооткрывателей Седны и множества других возможных карликовых планет, считает, что это самый важный с научной точки зрения транснептуновый объект, обнаруженный на сегодняшний день, потому что понимание его необычной орбиты, вероятно, даст ценную информацию о происхождении и раннем эволюции Солнечной системы. Она могла быть вытянута на свою нынешнюю орбиту проходящей звездой, или, возможно, несколькими звездами в скоплении рождения Солнца, или даже могла быть захвачена из планетарной системы другой звезды. Есть также предположение, что скопление орбит Седны и подобных объектов может свидетельствовать о существовании планеты за пределами орбиты Нептуна .

История

Открытие

Седна ( предварительно обозначенная как 2003 VB 12 ) была открыта Майклом Брауном ( Калифорнийский технологический институт ), Чадом Трухильо ( обсерватория Джемини ) и Дэвидом Рабиновицем ( Йельский университет ) 14 ноября 2003 года. телескоп в Паломарской обсерватории недалеко от Сан-Диего , Калифорния , используя 160-мегапиксельную камеру Palomar Quest Йельского университета . В тот день было замечено, что объект переместился на 4,6 угловых секунды за 3,1 часа относительно звезд, что указывало на то, что его расстояние составляло около 100 а.е. Последующие наблюдения были проведены в ноябре-декабре 2003 г. с помощью телескопа SMARTS в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили , телескопа Tenagra IV в Ногалесе, штат Аризона , и обсерватории Кека на Мауна-Кеа на Гавайях. Объединение данных с предварительными наблюдениями, сделанными на телескопе Самуэля Ощина в августе 2003 г., и консорциумом по отслеживанию околоземных астероидов в 2001–2002 гг., позволило точно определить его орбиту. Расчеты показали, что объект двигался по дальней орбите с большим эксцентриситетом , на расстоянии 90,3 а.е. от Солнца. Предварительные изображения позже были обнаружены на изображениях Паломарского оцифрованного обзора неба , датированных 25 сентября 1990 года.

Именование

Первоначально Браун прозвал Седну « Летучий голландец » или «Голландец» в честь легендарного корабля-призрака , потому что его медленное движение изначально маскировало его присутствие от его команды. Для официального названия объекта Браун в конце концов остановился на имени Седна, в честь богини Седны из инуитской мифологии , отчасти потому, что он ошибочно полагал, что инуиты были ближайшей полярной культурой к его дому в Пасадене , а отчасти потому, что имя, в отличие от квавара , будет легко произносим англоговорящими. Браун также обосновал это название, заявив, что традиционное расположение богини Седны на дне Северного Ледовитого океана отражало большое расстояние Седны от Солнца. Браун также предложил Центру малых планет Международного астрономического союза (МАС) , чтобы любые будущие объекты, обнаруженные в орбитальной области Седны, также были названы в честь сущностей из арктической мифологии.

Команда обнародовала название «Седна» до того, как объекту был официально присвоен номер, что вызвало некоторые споры в сообществе астрономов-любителей. Брайан Марсден , глава Центра малых планет, заявил, что такое действие является нарушением протокола, и что некоторые члены МАС могут проголосовать против него. Несмотря на жалобы, возражений против названия не было, и конкурирующие названия предложены не были. Комитет МАС по номенклатуре малых тел принял это название в сентябре 2004 г., а также посчитал, что в подобных случаях, представляющих исключительный интерес, он может в будущем разрешить объявлять имена до того, как они будут официально пронумерованы.

Планетарные символы больше не используются в астрономии, поэтому Седна никогда не упоминалась в астрономической литературе. Юникод содержит символ Седны ⯲(U+2BF2), но в основном он используется астрологами . Символ представляет собой монограмму инуктитут : ᓴᓐᓇ Санна , современное произношение имени Седна.

Орбита и вращение

Орбита Седны совмещена с орбитами внешних объектов Солнечной системы (вид сверху и сбоку, орбита Плутона фиолетовая, Нептуна синяя).
Видимая величина Седны и двух других седноидов за 10 000 лет .

У Седны второй по продолжительности период обращения среди всех известных объектов Солнечной системы сопоставимого или большего размера, который составляет около 11 400 лет. Его орбита чрезвычайно эксцентрична , с афелием , оцениваемым в 937 а.е., и перигелием примерно в 76 а.е. Этот перигелий был самым большим из всех известных объектов Солнечной системы до открытия в 2012 году VP 113 . В афелии Седна вращается вокруг Солнца со скоростью всего 1,3% орбитальной скорости Земли. Когда Седна была открыта, она находилась на расстоянии 89,6 а.е. от Солнца, приближаясь к перигелию, и была самым удаленным наблюдаемым объектом в Солнечной системе. Позже Седна была превзойдена Эридой , которая была обнаружена тем же обзором около афелия на 97 а.е. Поскольку по состоянию на 2022 год Седна находится вблизи перигелия, Эрида и Гонгонг находятся дальше от Солнца, на 95,8 а.е. и 88,9 а.е. соответственно, чем Седна на  83,9 а.е. Орбиты некоторых долгопериодических комет простираются дальше, чем у Седны; они слишком тусклые, чтобы их можно было обнаружить, кроме как при приближении к перигелию во внутренней части Солнечной системы. Даже когда Седна приблизится к своему перигелию в середине 2076 года, Солнце будет выглядеть просто как чрезвычайно яркая звездообразная точка на ее небе, в 100 раз ярче, чем полная Луна на Земле (для сравнения, Солнце кажется с Земли примерно в 400 000 раз ярче полной Луны) и слишком далеко, чтобы быть видимым невооруженным глазом в виде диска.

При первом обнаружении считалось, что у Седны необычно долгий период вращения (от 20 до 50 дней). Первоначально предполагалось, что вращение Седны было замедлено гравитационным притяжением большого бинарного компаньона, похожего на спутник Плутона Харон . Однако поиск такого спутника космическим телескопом Хаббла в марте 2004 г. ничего не дал. Последующие измерения с помощью телескопа ММТ показали, что у Седны на самом деле гораздо более короткий период вращения — около 10 часов, что более характерно для тела такого размера. В качестве альтернативы он мог бы вращаться примерно за 18 часов, но это считается маловероятным.

Физические характеристики

Художественная визуализация Седны. Седна имеет красноватый оттенок.

Седна имеет абсолютную звездную величину (H) в V-диапазоне около 1,8 и, по оценкам, имеет альбедо около 0,32, что дает ее диаметр примерно 1000 км. На момент открытия это был самый яркий объект, обнаруженный в Солнечной системе со времен Плутона в 1930 году. В 2004 году первооткрыватели установили верхний предел его диаметра в 1800 км, но к 2007 году он был снижен до менее 1600 км. после наблюдения с помощью космического телескопа Спитцер . В 2012 году измерения космической обсерватории Гершеля показали, что диаметр Седны составляет 995 ± 80 км , что делает ее меньше, чем спутник Плутона Харон . Австралийские наблюдения за покрытием звезды Седной 13 января 2013 г. дали аналогичные результаты по ее диаметру, что дало длину хорды .1025 ± 135 км и1305 ± 565 км .

Поскольку у Седны нет известных спутников, определение ее массы в настоящее время невозможно без отправки космического зонда . Седна в настоящее время является крупнейшим транснептуновым объектом, вращающимся вокруг Солнца, о котором не известно, что у него есть спутник. Была предпринята только одна попытка найти спутник, и не исключено, что спутник мог быть потерян в ярком свете самой Седны.

Наблюдения с телескопа SMARTS показывают, что в видимом свете Седна — один из самых красных объектов в Солнечной системе, почти такой же красный, как Марс . Чад Трухильо и его коллеги предполагают, что темно-красный цвет Седны вызван поверхностным покрытием из углеводородного шлама, или толина , образовавшегося из более простых органических соединений после длительного воздействия ультрафиолетового излучения. Его поверхность однородна по цвету и спектру ; это может быть связано с тем, что Седна, в отличие от объектов, расположенных ближе к Солнцу, редко подвергается воздействию других тел, которые могли бы обнажить яркие пятна свежего ледяного материала, подобные тому, что на 8405 Асбол . Седна и два других очень далеких объекта — 2006 SQ 372 и (87269) 2000 OO 67 — имеют тот же цвет, что и внешние классические объекты пояса Койпера и кентавр 5145 Фол , что указывает на сходный регион происхождения.

Трухильо и его коллеги установили верхний предел состава поверхности Седны: 60% для метанового льда и 70% для водяного льда. Присутствие метана также подтверждает существование толинов на поверхности Седны, потому что они образуются в результате облучения метана. Баруччи и его коллеги сравнили спектр Седны со спектром Тритона и обнаружили слабые полосы поглощения, принадлежащие льдам метана и азота. На основании этих наблюдений они предложили следующую модель поверхности: 24 % толинов типа тритона, 7 % аморфного углерода , 10 % азотных льдов , 26 % метанола и 33 % метана . Обнаружение метана и водяного льда было подтверждено в 2006 году фотометрией среднего инфракрасного диапазона космического телескопа Спитцер . Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории наблюдал за Седной с помощью спектрометра SINFONI, обнаружив признаки толинов и водяного льда на поверхности. Присутствие азота на поверхности предполагает возможность того, что, по крайней мере, в течение короткого времени, Седна может иметь разреженную атмосферу. В течение 200-летнего периода вблизи перигелия максимальная температура на Седне должна превышать 35,6 К (-237,6 ° C), температура перехода между альфа-фазой твердого N 2 и бета-фазой, наблюдаемая на Тритоне. При 38 К давление паров N 2 будет составлять 14 микробар (1,4 Па или 0,000014 атм). Его глубокий красный спектральный наклон указывает на высокую концентрацию органического материала на его поверхности, а его слабые полосы поглощения метана указывают на то, что метан на поверхности Седны является древним, а не недавно отложенным. Это означает, что Седна слишком холодна для того, чтобы метан мог испаряться с ее поверхности, а затем выпадать обратно в виде снега, что происходит на Тритоне и, возможно, на Плутоне.

Источник

В своей статье, объявляющей об открытии Седны, Браун и его коллеги описали ее как первое наблюдаемое тело, принадлежащее облаку Оорта , гипотетическому облаку комет , которое, как считается, существует почти в световом году от Солнца. Они заметили, что, в отличие от рассеянных дисковых объектов, таких как Эрида , перигелий Седны (76 а.е.) находится слишком далеко, чтобы он мог быть рассеян гравитационным влиянием Нептуна. Поскольку он находится намного ближе к Солнцу, чем ожидалось для объекта облака Оорта, и имеет наклон примерно на одной линии с планетами и поясом Койпера, они описали планетоид как «внутренний объект облака Оорта», расположенный в диск, простирающийся от пояса Койпера до сферической части облака.

Если Седна образовалась в своем нынешнем месте, первоначальный протопланетный диск Солнца должен был простираться в космос на 75 а.е. Кроме того, начальная орбита Седны должна была быть приблизительно круговой, иначе ее формирование в результате слияния меньших тел в единое целое было бы невозможно, потому что большие относительные скорости между планетезималями были бы слишком разрушительными. Следовательно, он должен был быть вытянут на свою нынешнюю эксцентричную орбиту за счет гравитационного взаимодействия с другим телом. В своей первоначальной статье Браун, Рабинович и их коллеги предложили три возможных кандидата на роль возмущающего тела: невидимая планета за поясом Койпера, одиночная проходящая звезда или одна из молодых звезд, включенных вместе с Солнцем в звездное скопление, в котором оно сформировалось. .

Браун и его команда поддержали гипотезу о том, что Седна была поднята на ее нынешнюю орбиту звездой из солнечного скопления , утверждая, что афелий Седны около 1000 а.е., который относительно близок по сравнению с долгопериодическими кометами, недостаточно далек быть затронутыми проходящими звездами на их нынешних расстояниях от Солнца. Они предполагают, что орбита Седны лучше всего объясняется тем, что Солнце образовалось в рассеянном скоплении из нескольких звезд, которые со временем постепенно разъединились. Эту гипотезу также выдвинули Алессандро Морбиделли и Скотт Джей Кеньон . Компьютерное моделирование, проведенное Хулио А. Фернандесом и Адрианом Брунини, предполагает, что многочисленные близкие проходы молодых звезд в таком скоплении вытягивают многие объекты на орбиты, подобные Седне. Исследование Морбиделли и Левисона показало, что наиболее вероятным объяснением орбиты Седны было то, что она была нарушена близким (примерно 800 а.е.) прохождением другой звезды в первые 100 миллионов лет или около того существования Солнечной системы.

Earth Moon Charon Charon Nix Nix Kerberos Kerberos Styx Styx Hydra Hydra Pluto Pluto Dysnomia Dysnomia Eris Eris Namaka Namaka Hi'iaka Hi'iaka Haumea Haumea Makemake Makemake MK2 MK2 Xiangliu Xiangliu Gonggong Gonggong Weywot Weywot Quaoar Quaoar Sedna Sedna Vanth Vanth Orcus Orcus Actaea Actaea Salacia Salacia 2002 MS4 2002 MS4 File:EightTNOs.png
Художественное сравнение Плутона , Эриды , Хаумеа , Макемаке , Гонгонга , Квавара , Седны , Оркуса , Салации , 2002 MS 4 и Земли вместе с Луной

Гипотеза транснептуновых планет была выдвинута в нескольких формах рядом астрономов, включая Родни Гомеса и Патрика Ликавку. Один сценарий включает возмущение орбиты Седны гипотетическим телом размером с планету во внутреннем облаке Оорта . В 2006 году моделирование показало, что орбитальные характеристики Седны могут быть объяснены возмущениями объекта с массой Нептуна на расстоянии 2000 а . АУ. Компьютерное моделирование Патрика Ликавки также показало, что орбита Седны могла быть вызвана телом размером примерно с Землю, выброшенным наружу Нептуном в начале формирования Солнечной системы и в настоящее время находящимся на вытянутой орбите между 80 и 170 а.е. от Солнца. Различные обзоры неба, проведенные Брауном, не обнаружили никаких объектов размером с Землю на расстоянии около 100 а.е. Не исключено, что такой объект мог быть рассеян за пределами Солнечной системы после образования внутреннего облака Оорта.

Исследователи Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Браун выдвинули гипотезу о существовании гигантской планеты во внешней части Солнечной системы по прозвищу Девятая планета , которая могла бы объяснить орбиты группы объектов, в которую входит Седна. Эта планета была бы примерно в 6 раз массивнее Земли. У него будет очень эксцентричная орбита, а его среднее расстояние от Солнца будет примерно в 15 раз больше, чем у Нептуна (который вращается на среднем расстоянии 30,1 астрономической единицы (4,50 × 10 9  км)). Соответственно, его орбитальный период будет примерно от 7000 до 15000 лет.

Морбиделли и Кеньон также предположили, что Седна не возникла в Солнечной системе, а была захвачена Солнцем с проходящей мимо внесолнечной планетной системы , в частности, коричневого карлика примерно в 1/20 массы Солнца ( M ) или звезда главной последовательности на 80 процентов массивнее нашего Солнца, которое из-за своей большей массы теперь может быть белым карликом . В любом случае, звездное столкновение, вероятно, произошло вскоре после формирования Солнца, примерно менее чем через 100 миллионов лет после образования Солнца. Столкновения со звездами в это время окажут минимальное влияние на окончательную массу и население облака Оорта, поскольку у Солнца был избыток материала для пополнения населения облака Оорта.

Население

Диаграмма орбиты Седны, 2012 VP 113 и Лелеакухонуа с сеткой 100 а.е. для масштаба

Сильно эллиптическая орбита Седны означает, что вероятность ее обнаружения составляла примерно 1 к 80, что предполагает, что, если ее открытие не было случайностью , в том же регионе существовали бы еще 40–120 объектов размером с Седну. Другой объект, 2000 CR 105 , имеет аналогичную, но менее экстремальную орбиту: перигелий 44,3 а.е., афелий 394 а.е. и период обращения 3240 лет. Возможно, на него повлияли те же процессы, что и на Седну.

Каждый из предложенных механизмов экстремальной орбиты Седны оставил бы отчетливый след в структуре и динамике любой более широкой популяции. Если бы виновата транснептуновая планета, все такие объекты имели бы примерно одинаковый перигелий (около 80 а.е.). Если бы Седна была захвачена с другой планетной системы, вращающейся в том же направлении, что и Солнечная система, то все ее население имело бы орбиты с относительно малым наклонением и большие полуоси в диапазоне от 100 до 500 а.е. Если бы он вращался в противоположном направлении, то образовались бы две популяции, одна с низким, а другая с высоким наклонением. Возмущения от проходящих звезд будут вызывать широкий спектр перигелиев и наклонений, каждое из которых зависит от количества и угла таких столкновений.

Получение большей выборки таких объектов помогло бы определить, какой сценарий наиболее вероятен. «Я называю Седну летописью окаменелостей самой ранней Солнечной системы, — сказал Браун в 2006 году. оно образовалось». В ходе опроса 2007–2008 годов, проведенного Брауном, Рабиновицем и Меган Швамб, была предпринята попытка найти еще одного члена гипотетического населения Седны. Хотя обзор был чувствителен к движению на расстояние до 1000 а.е. и обнаружил вероятную карликовую планету Гонггонг , он не обнаружил новых седноидов. Последующее моделирование, включающее новые данные, показало, что в этом регионе, вероятно, существует около 40 объектов размером с Седну, самый яркий из которых имеет звездную величину около Эриды (-1,0).

В 2014 году Чад Трухильо и Скотт Шеппард объявили об открытии 2012 VP 113 , объекта размером с половину Седны на 4200-летней орбите, аналогичной орбите Седны, и перигелий в пределах диапазона Седны примерно 80 а.е.; они предположили, что это сходство орбит может быть связано с гравитационным эффектом транснептуновой планеты. Еще один транснептуновый объект с высоким перигелием был объявлен Шеппардом и его коллегами в 2018 году, предварительно обозначенный как 2015 TG 387 и теперь названный Лелеакухонуа . С перигелием в 65 а . случай очевидной орбитальной группировки транснептуновых объектов, предположительно находящихся под влиянием гипотетической далекой планеты, получившей название Девятая планета . В исследовании, подробно описывающем население Седны и орбитальную динамику Лелеакухонуа, Шеппард пришел к выводу, что это открытие подразумевает существование около 2 миллионов объектов внутреннего облака Оорта размером более 40 км с общей массой в диапазоне1 × 10 22  кг (в несколько раз больше массы пояса астероидов и 80% массы Плутона).

Седна была извлечена из данных спутника Transiting Exoplanet Survey в 2020 году в рамках предварительной работы по обзору всего неба в поисках Девятой планеты и других пока неизвестных транснептуновых объектов.

Классификация

Центр малых планет , который официально каталогизирует объекты Солнечной системы, определяет Седну как транснептуновый объект, как и База данных малых тел JPL . Вопрос о более точной классификации вызывал много споров, и многие астрономы предложили отнести его вместе с несколькими другими объектами (например , 2000 CR 105 ) в новую категорию удаленных объектов, названных объектами расширенного рассеянного диска (E- SDO), отдельные объекты , отдаленные отдельные объекты (DDO) или рассеянно-растянутые в формальной классификации Deep Ecliptic Survey .

Открытие Седны возродило вопрос о том, какие астрономические объекты следует считать планетами , а какие нет. 15 марта 2004 г. статьи о Седне в популярной прессе сообщили об открытии десятой планеты. Ответ на этот вопрос был дан в соответствии с определением планеты Международного астрономического союза , принятым 24 августа 2006 года, согласно которому планета должна очистить окрестности вокруг своей орбиты. Ожидается, что Седна не очистит свой район; количественно говоря, его параметр Штерна-Левисона оценивается намного меньше 1. Чтобы быть карликовой планетой, Седна должна находиться в гидростатическом равновесии . Он достаточно яркий и, следовательно, достаточно большой, чтобы это было так, и несколько астрономов назвали его таковым.

Исследование

Седна достигнет перигелия примерно в июле 2076 года. Такое близкое сближение с Солнцем дает возможность для изучения, которое не повторится в течение 12 000 лет. Было подсчитано, что пролетная миссия к Седне может занять 24,48 года с использованием гравитационной поддержки Юпитера , исходя из дат запуска 6 мая 2033 г. или 23 июня 2046 г. Седна будет находиться на расстоянии 77,27 или 76,43 а.е. от Солнца, когда космический корабль 2057 или 2070 соответственно. Другие потенциальные траектории полета связаны с гравитацией Венеры, Земли, Сатурна и Нептуна, а также Юпитера.

Заметки

использованная литература

внешние ссылки

Прослушать эту статью ( 21 минута )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 30 января 2014 г. и не отражает последующих правок. ( 2014-01-30 )