Тела за орбитой Нептуна помнят, как рождалась Солнечная система

«Джеймс Уэбб» и «Хаббл» впервые поработали в паре над одной задачей и нашли за орбитой Нептуна 27 новых тел – самых мелких и тусклых, какие когда-либо удавалось разглядеть напрямую. Эти транснептуновые объекты должны были за четыре с половиной миллиарда лет превратиться в побитые осколки.

Вместо этого они выглядят так, будто их никто никогда не задевал. Две работы опубликованы 8 сентября 2026 года в The Astronomical Journal.

Что такое пояс Койпера и что в нем лежит

За орбитой Нептуна начинается область ледяных тел, оставшихся со времен формирования планет. Ближняя ее часть – пояс Койпера, где самый известный обитатель Плутон. Дальше, на расстояниях в тысячи раз больших, находится облако Оорта, поставщик долгопериодических комет. Обе области – склад строительного мусора: вещества, которое так и не собралось в планеты.

Но тела за Нептуном не однородны по происхождению. Одни, их называют динамически «холодными», родились там же, где находятся сейчас, и с тех пор спокойно ходят по почти круговым орбитам в плоскости Солнечной системы. Слово «холодные» здесь не про температуру, а про поведение: такие орбиты ничто не тревожило.

Другие, «горячие», сформировались между нынешними орбитами Урана и Нептуна, а потом планеты-гиганты вышвырнули их наружу. Эти движутся по вытянутым и наклоненным орбитам и образуют так называемый рассеянный диск. Их биография бурная – а вот поверхность, как выяснилось, не изменилась.

Что обнаружил телескоп Джеймс Уэбб вместе с «Хабблом»

Две команды – Анастасии Морган из Университета Северной Аризоны и Мариэль Эдуардо из Университета Виктории, при научном руководстве Национального исследовательского совета Канады – направили оба телескопа на один и тот же участок неба одновременно. «Хаббл» снимал в видимом свете, «Уэбб» – в инфракрасном.

Разделение неслучайное. В видимом свете яркость тела зависит и от размера, и от отражающей способности поверхности: крупный темный камень и мелкая ледышка могут выглядеть одинаково. В инфракрасном же блеск определяется почти только размером. Работая вместе, телескопы дают то, чего не дает ни один по отдельности: цвет поверхности от одного, надежный диаметр от другого.

Это самый глубокий обзор транснептуновых тел на сегодня. Самый мелкий из найденных объектов – около 5 километров в поперечнике, примерно впятеро меньше предела наземных телескопов. Насколько эти тела тусклы, лучше всего передает сравнение из релиза NASA: один из объектов разглядеть примерно так же трудно, как с Земли увидеть рой светлячков на Луне.

Объекты пояса Койпера, которые должны были разбиться

Мелкие тела в такой толчее обязаны сталкиваться – и не по одному разу. Каждое столкновение скалывает верхний слой и обнажает свежее вещество изнутри. А свежий скол выдает себя цветом: поверхность, пролежавшая миллиарды лет под излучением, темнеет и краснеет, свежая – нет.

Значит, мелочь должна отличаться по цвету от крупных собратьев. Команда Морган измерила цвета всех 27 объектов и получила обратное: мелкие выглядят точно так же, как крупные, и зависимость цвета от размера у них та же самая. Причем это верно и для «холодной» популяции, и для «горячей».

«Можно было представить, что от ударов и дробления состав поверхности изменится, и тогда мы увидели бы у крохотных объектов другой цвет, чем у их крупных родственников, – говорит Морган. – Тем интереснее, что самые мелкие тела каким-то образом помнят и хранят историю своего появления».

Объяснений всего два, и оба неудобные. Либо столкновений за Нептуном происходит гораздо меньше, чем следует из наших же оценок населенности этой области. Либо столкновения идут, но поверхность почему-то не обновляют. Какое из двух верно, пока никто не знает.

Особенно любопытно это выглядит для «горячих» тел. Их когда-то выкинуло из окрестностей Урана и Нептуна на другие орбиты – а химическая подпись места рождения на них сохранилась. Орбиту перемешали, поверхность нет.

Почему мелких тел меньше, чем предсказывают модели

Вторая работа, под руководством Мариэль Эдуардо, измерила распределение объектов по размерам. Самых мелких оказалось меньше, чем следует из части моделей формирования планет.

Сама по себе нехватка мелких тел за Нептуном – результат не новый: ее нашли еще в 2004 году на «Хаббле», когда вместо ожидаемых восьми десятков тел размером в десятки километров обнаружили всего три. С тех пор перелом в распределении по размерам стал общим местом, спорили лишь о том, где именно он проходит. Новизна нынешней работы в том, что тот же вывод подтвержден на телах впятеро мельче прежнего предела.

Зато нашлась деталь, которой раньше не было: распределение по размерам оказалось одинаковым у «холодной» и «горячей» популяций, хотя родились они в разных местах и в разных условиях.

«Очень интересно, что процесс образования планетезималей дает одно и то же распределение размеров для обеих популяций, – отмечает Эдуардо. – Похоже, он не чувствителен к условиям в протопланетном диске: рождаются тела примерно одинакового размера независимо от того, горячий диск или холодный, плотный или рыхлый».

Иначе говоря, механизм, собравший первые кирпичики планет, работал везде одинаково. Это обстоятельство накладывает ограничение на любую будущую теорию того, как образовалась Солнечная система.

Двадцать семь тел – это, конечно, статистика на пределе. Чтобы решить, какое из двух объяснений верно, нужны сотни таких объектов, а «Уэбб» и «Хаббл» на подобные обзоры выделяют считанные часы.

Но помощь уже в пути. Обсерватория Веры Рубин в этом году начала десятилетний обзор неба, и транснептуновые объекты – одна из ее главных добыч: по оценкам, она должна увеличить их каталог в несколько раз. Тогда и выяснится, действительно ли за Нептуном так тихо, как показывают цвета этих 27 тел.