Аппарат New Horizons, который в 2015 году совершил историческую встречу с Плутоном, продолжает свою миссию и продвигается сквозь самые отдалённые уголки Солнечной системы  — через пояс Койпера. Но встретившись там с космической бурей, «рассказывает», что в этой части происходят более загадочные процессы, чем предполагают астрономы.

В космосе присутствует пыль, состоящая из крошечных частиц, размером в несколько микрон. Большая часть этой пыли осталась от формирования планет и многочисленных столкновений между объектами в Солнечной системе. Впоследствии к древней пыли присоединилась свежая  — от поверхности астероидов и комет в результате ударов микрометеоритов. Эта пыль, как древняя, так и свежая, создаёт явление, известное как «Зодиакальный свет». Он заметен даже в самых отдалённых уголках Солнечной системы. Хотя астрономы до сих пор не совсем уверены в том, как выглядит её граница. 

Иллюстрация пояса Койпера. Источник: NASA / SOFIA / Lynette Cook

Пояс Койпера находится так далеко, а его ледяные обитатели настолько малые и тусклые, что первый объект пояса Койпера (KBO) за пределами Плутона был обнаружен только в 1992 году. Но с тех пор были открыты тысячи других объектов пояса Койпера, и астрономам удалось начать картографировать внешнюю часть Солнечной системы.

За поясом Койпера находится Рассеянный диск, «населённый» объектами, которые были рассеяны гравитационным воздействием самой внешней планеты Солнечной системы  — Нептуна. Объекты Рассеянного диска имеют высокоэллиптические орбиты, сильно отклонённые от плоскости Солнечной системы и могут простираться на сотни астрономических единиц от Солнца.

За Рассеянным диском находится ещё большее пространство  — Облако Оорта, которое представляет собой обширную сферическую область с ледяными объектами, простирающуюся на расстояние более светового года. И хотя само Облако Оорта не наблюдалось непосредственно, орбиты долгопериодических комет дают основание предполагать существование такого региона.

Однако неожиданные данные, полученные благодаря миссии New Horizons, готовы перевернуть представление о внешней Солнечной системе. «New Horizons проводит первые прямые измерения за пределами Нептуна и Плутона, поэтому каждое наблюдение может привести к открытию», — рассказал астроном Алекс Донер из Университета Колорадо.

Траектория, по которой «Новые горизонты» движется через внешнюю часть Солнечной системы. Аррокот был обнаружен в 44,6 а.е. Источник: NASA / Johns Hopkins APL / SwRI

Считается, что расстояние между внешним краем пояса Койпера и Солнцем составляет около 50 астрономических единиц. 1 января 2019 года New Horizons столкнулся с объектом пояса Койпера по имени Аррокот, находящимся на расстоянии 44,5 а.е. от Солнца. А в настоящее время New Horizons находятся на расстоянии 58,25 а.е. от Солнца, преодолев рубеж в 50 а.е. в апреле 2021 года. За последние пять лет «Новые горизонты» должен был пересечь край пояса Койпера. Однако, поскольку KBO разделены миллионами километров, зонд не заметит, что они остались позади. Вместо этого признаком будет снижение уровня межпланетной пыли.

Используя прибор Small Dust Counter (SDC) на борту космического аппарата, учёные измеряют уровень пыли на пути аппарата. Удивительно, что SDC до сих пор не зарегистрировал существенного снижения уровня пыли, что оставляет астрономов в замешательстве.

Прибор SDC, расположенный на передней поверхности New Horizons, состоит из 14 детекторов из пластиковой плёнки, каждый размером 14,2 на 6,5 см и толщиной всего 28 микрон. Двенадцать из этих детекторов подвергаются воздействию вещества космического пространства, а два других экранированы и служат эталонными детекторами, регистрируя любые события, не связанные со взаимодействием с пылью, чтобы исключить ложные срабатывания. Когда частица пыли попадает в один из детекторов, она оставляет на плёнке небольшую вмятину, которая незначительно меняет электрическую проводимость поверхности.

Космический аппарат «Новые горизонты» в представлении художника. Детектор пыли находится на нижней стороне. Источник: NASA /Johns Hopkins APL / SwRI / Steve Gribben

Одна из гипотез состоит в том, что избыток пыли образовался ближе к Солнцу и был вытеснен под действием солнечного давления. Однако исследователи считают эту версию маловероятной. Вместо этого предполагается, что продолжающееся присутствие пыли указывает на то, что зонд всё ещё в пределах пояса Койпера, который оказывается гораздо шире и дальше от Солнца, чем полагалось до настоящего времени.

Это подтверждается не только количеством пыли. Астрономы используют алгоритмы машинного обучения для обработки наблюдений, сделанных телескопом «Субару» диаметром 8,2 метра на горе Мауна-Кеа на Гавайях и телескопом «Бланко» диаметром 4 метра в обсерватории Чили. Эти наблюдения привели к обнаружению 154 объектов на пути «Новых горизонтов», включая около 20, к которым космический аппарат приблизится на расстояние около 8 миллионов километров., что достаточно для некоторых наблюдений. При этом похоже, что некоторые из этих объектов расположены за пределами пояса Койпера, в регионе Рассеянного диска.

Предшественниками «Новых горизонтов» было только четыре космических аппарата в истории исследования Солнечной системы — «Пионер-10» и «Вояджер-11», а также «Вояджер-1» и «Вояджер-2» и ни один из них не был оборудован детектором пыли.

В то время как предыдущие миссии уже завершили свои задания, «Новые горизонты» обладают достаточным количеством топлива и энергии до 2040-х годов, когда он будет находиться далеко за пределами 100 а.е. от Солнца. К тому времени, когда его энергия будет исчерпана, он, вероятно, полностью перерисует карту Солнечной системы, предоставляя ценные сведения об этой загадочной области.

Подробнее на iXBT