Астрономы придумали изящный способ изучения едва заметных объектов, населяющих самые удаленные уголки Солнечной системы. Так называемый пояс Койпера, состоящий из тысяч огромных ледяных глыб, расположен за орбитой Плутона. Ученые полагают, что одних только тел размером более ста километров в поясе Койпера, расположенном на расстоянии 35−50 астрономических единиц от Солнца, более 70 тыс. Эти и куда более мелкие объекты, по мнению астрономов, образовались одновременно с большинством планет Солнечной системы, порядка 4 млрд лет назад. В отличие от планет, объекты пояса не обладают атмосферами, разрушающими их поверхность, и поэтому очень интересны для изучения ранних этапов формирования Солнечной системы.

Однако здесь на пути наблюдений встает удаленность и тусклость целей. До этого момента астрономы довольствовались спектральными наблюдениями, позволяющими судить о составе льда на поверхности изучаемых объектов. А наблюдения в инфракрасном диапазоне позволяли лишь приблизительно оценивать их размер.

Поймать темный зайчик

Профессор Джеймс Эллиот из Массачусетского технологического института (MIT), пять лет изучавший объект пояса KBO 55636, решил определить его размер не прямыми наблюдениями, а охотясь за тенью этой глыбы на Земле. Благодаря наблюдениям с наземных телескопов Эллиот знал, что 9 октября 2009 года KBO 55636 должен пройти на фоне известной звезды. Однако элементы его орбиты не были настолько известны астрономам, чтобы знать, в каких именно районах Земли можно будет наблюдать затмение. Поэтому Эллиот решил задействовать сразу 18 обсерваторий, покрывающих область земной поверхности размером в 6 тыс. км, с тем расчетом, чтобы тень прошла хотя бы через какие-то телескопы.

В назначенное время на одну и ту же звезду навелся 21 инструмент, установленный в Новой Зеландии, Австралии, на Гавайях и в США. Из этих 18 обсерваторий семь ничего не разглядели из-за погодных условий, девять не зафиксировали в блеске звезды никаких аномалий, а две — и обе на Гавайях – отметили кратковременное затмение. Оказалось, что тень от объекта KBO 55636 скользила по поверхности Земли со скоростью 25 км/с. По длительности полного затмения звезды ученые, предполагая сферичность глыбы, определили ее радиус – 143 км.

Также удалось установить и геометрическое альбедо (блеск) глыбы – 0,88. Блеск оказался рекордным среди всех известных объектов пояса Койпера. Из рекорда следует, что глыба покрыта слоем водяного снега или льда. Правда, столь очевидный на первый взгляд вывод поставил ученых в тупик. До этого считалось, что все объекты Солнечной системы со временем теряют в блеске благодаря оседанию пыли и испарению льда из-за солнечной радиации.

Правда, есть и осветляющие поверхность процессы. Например, конденсация льда из атмосферы (как происходит с азотом и метаном на Плутоне и Тритоне), длительные процессы обновления поверхности благодаря ударным воздействиям и криовулканизм, наблюдаемый на спутнике Сатурна Энцеладе. Но так как оба типа процессов на KBO 55636 в силу его малости маловероятны, остается последнее объяснение: на таком удалении от Солнца лед сохраняется на поверхности бесконечно долго.

Отработанный метод ученые хотят применить для поиска гравитационно связанных малых планет в поясе Койпера. Успех нового метода зависит от того, насколько точно ученые вычислят орбиту целей, ведь поймать их тень труднее, чем тень от рублевой монетки, заслоняющей свет звезды на расстоянии 500 км от наблюдателя.

Работа ученых опубликована в журнале Nature.