Рассеянный диск

Рассеянный диск в представлении художника

Формирование

Происхождение рассеянного диска остаётся до сих пор невыясненным, хотя среди астрономов преобладает мнение, что он сформировался, когда объекты пояса Койпера были «рассеяны» за счёт гравитационного взаимодействия с внешними планетами, главным образом Нептуном, приобретя большие эксцентриситеты и наклонения орбит. В то время как пояс Койпера — относительно круглый и плоский «бублик», располагающийся на участке от 30 до 44 а. е. с принадлежащими ему объектами, находящимися на автономных круговых орбитах (кьюбивано) или слегка эллиптических резонансных орбитах (2:3 — плутино, и 1:2), рассеянный диск в сравнении с ним — гораздо более непостоянная среда. Объекты рассеянного диска часто могут, как в случае с Эридой, путешествовать «по вертикали» почти на такие же расстояния, как и «по горизонтали». Моделирование показывает, что орбиты объектов рассеянного диска могут быть блуждающими и нестабильными и что дальнейшая судьба этих объектов — постоянно выбрасываться из середины Солнечной системы в облако Оорта или ещё дальше.

Существует предположение, что кентавры могут быть просто объектами, подобными объектам рассеянного диска, которые были «выброшены» из пояса Койпера не наружу, а внутрь, и сделались «цис-нептуновыми» объектами рассеянного диска. В самом деле, некоторые объекты, подобные (29981) 1999 TD10, размывают границу между этими двумя семействами, разделёнными орбитой Нептуна, и Центр малых планет (MPC) сейчас относит кентавры и объекты рассеянного диска к одной категории. Осознавая размывание классификации, некоторые учёные используют термин «рассеянный объект пояса Койпера» как единый термин для обоих типов — кентавров и тел рассеянного диска.

Хотя ТНО 90377 Седна официально относится к SDO по классификации MPC, её первооткрыватель Майкл Браун высказал мнение, что Седну следует скорее отнести к внутренней части облака Оорта, а не к рассеянному диску, поскольку величина её перигелия в 76 а. е. слишком велика, чтобы этот объект испытывал заметное притяжение со стороны внешних планет. Такое рассуждение ведёт к тому, что отсутствие гравитационного взаимодействия с внешними планетами исключает ТНО из группы объектов рассеянного диска, определяя таким образом внешнюю границу рассеянного диска где-то между Седной и более традиционными SDO, подобными Эриде. Если Седна за пределами рассеянного диска, она не может быть уникальной; (148209) 2000 CR105, который был открыт раньше Седны, также может быть объектом внутренней части облака Оорта или же, что более вероятно, переходным объектом между рассеянным диском и внутренней частью облака Оорта.

Такие объекты, относимые к «обособленным» объектам (detached SDO), имеют орбиты, которые не могли образоваться из-за влияния Нептуна. Вместо этого предлагается большое количество объяснений, включая близкий проход другой звезды или удалённого объекта размера планеты.

Орбиты

Рассеянный диск и объекты пояса Койпера.

Перигелий

Обычно рассеянные объекты характеризуются орбитами со средним и высоким эксцентриситетом, но их перигелий составляет не менее 35 а. е., не испытывая прямого влияния Нептуна. Плутино так же, как резонансные объекты с резонансом 2:5, могут проходить ближе к Нептуну, поскольку их орбиты защищены резонансом. Условие перигелий > 35 а. е. — одна из определяющих характеристик объектов рассеянного диска.

Экстремалы

Объекты рассеянного диска в сравнении с классическими объектами.

• 1999 TD₁₀ имеет орбиту с экстремальным эксцентриситетом (~0,9), из-за чего его перигелий находится ближе орбиты Сатурна. Учитывая это обстоятельство, объект можно квалифицировать как относящийся к кентаврам.
• 2002 XU₉₃ — в настоящее время объект с наибольшим наклонением (~78°) в рассеянном диске.
• 2004 XR₁₉₀ имеет нетипичную, близкую к круговой (короткий жёлтый сегмент) орбиту, однако имеет высокое наклонение.

Есть ли порядок в хаосе?

Резонансные объекты не считаются членами рассеянного диска. Однако меньшие резонансы тоже заселены и компьютерное моделирование показывает, что многие объекты могут быть на самом деле в слабом резонансе с большим порядком (6:11, 4:9, 3:7, 5:12, 3:8, 2:7, 1:4). Цитируя слова одного из исследователей:

рассеянный диск может быть не таким и рассеянным.

Сравнение объектов рассеянного диска и классических объектов

Вставки на диаграмме сравнивают эксцентриситеты и наклонения объектов рассеянного диска с кьюбивано. Каждый маленький закрашенный квадрат отображает количество объектов в процентном отношении в заданном диапазоне эксцентриситетов e и наклонений i. Относительное количество объектов в квадрате представлено картографическими цветами высот (от малого количества, обозначенного зелёными долинами, до коричневых вершин).

Эти две популяции очень сильно различаются: более 30 % всех кьюбивано имеют малое наклонение, близкие к круговым орбиты («пик» в левом нижнем углу) и максимум эксцентриситетов на 0,25. Рассеянные объекты, напротив, как следует из названия, рассеяны. Большинство известной популяции имеют эксцентриситет в диапазоне 0,25—0,55. Два локальных пика соответствуют e в диапазоне 0,25—0,35, наклонению 15—20°, и e в диапазоне 0,5—0,55, низкому i<10° соответственно. Обособленные экстремальные орбиты отображены зелёным. Характерно, что не известно объектов рассеянного диска с эксцентриситетом менее 0,3 (за исключением 2004 XR190).

Эксцентриситет в большей мере, чем наклонение орбиты, является отличительным атрибутом семейства объектов рассеянного диска.

Графики орбит

Проекции орбит.

Жирное синее кольцо является не художественным отображением, а реальными графиками сотен перекрывающихся орбит классических объектов, полностью оправдывая название «пояс» (классические или кьюбивано). Наименьший перигелий, упоминавшийся выше, иллюстрируется красным кругом. В отличие от SDO, резонансные объекты достигают орбиты Нептуна (жёлтая).

На виде со стороны эклиптики, дуги отображают те же наименьший перигелий в 35 а. е. (красный) и орбиту Нептуна (~30 а. е., жёлтая). Как показывает этот вид, само по себе наклонение не позволяет отличить SDO от классических объектов. Вместо этого, эксцентриситет является отличительным атрибутом (длинные отрезки к афелию).

Обособленные объекты или расширенный рассеянный диск?

Распределение рассеянных и обособленных объектов. Заметьте, что расположение на диаграмме представляет большую полуось орбиты (среднее расстояние до Солнца), а не текущее положение объекта. Седна сейчас на самом деле ближе, чем Эрида.

Классификация, предложенная командой Deep Ecliptic Survey, вносит формальное разграничение между ближними рассеянными объектами (которые были рассеяны за счёт взаимодействия с Нептуном) и расширенными рассеянными объектами (таких как Седна), используя значение критерия Тиссерана, равное 3.

Диаграмма показывает все хорошо известные рассеянные и обособленные объекты вместе с крупнейшими объектами пояса Койпера для сравнения. Очень большой эксцентриситет Седны и (87269) 2000 OO67 частично показан красными отрезками, исходящими из перигелия и заканчивающимися в афелии, который находится за пределами рисунка (>900 а. е. и >1060 а. е. соответственно). Ещё больший афелий у объекта 2006 SQ372 — 2140 а. е.

Примечательные SDO

По материалам Wikipedia