Пояс Койпера — обширная область нашей Солнечной системы, простирающаяся от орбиты Нептуна до примерно 50 астрономических единиц (а. е.), где одна а. е. — это расстояние между Землёй и Солнцем. Эта область состоит в основном из ледяных объектов и небольших каменистых тел, таких как Плутон. Учёные считают, что объекты пояса Койпера (ОПК) — это остатки, образовавшиеся в период формирования Солнечной системы.
Новое исследование
В новом препринте, опубликованном на сайте arXiv, описывается недавно идентифицированная область, которая, по-видимому, полностью отличается от других частей пояса Койпера, хотя некоторые сомнения остаются.
Предыдущие наблюдения
Ещё в 2011 году группа астрономов заметила более плотную область объектов в поясе Койпера на расстоянии около 44 а. е. Эта область получила название «ядро», и было обнаружено, что объекты в ней имеют низкие наклонения эклиптики и эксцентриситеты по сравнению с другими ОПК. Их орбиты были более круговыми и лежали ближе к плоскости Солнечной системы, а не под углом.
Ядро относится к группе ОПК, называемой «динамически холодной», в которой все объекты имеют более низкие эксцентриситеты и наклонения.
Использование алгоритма кластеризации
Первоначальное наблюдение ядра было визуальным, и ему могло не хватать некоторых деталей. Некоторые исследователи задались вопросом, не выявит ли более глубокий анализ данных новые особенности в ядре или других частях пояса Койпера.
Чтобы найти отдельные структуры в поясе Койпера, авторы нового препринта решили опробовать алгоритм кластеризации под названием Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise (DBSCAN). Этот алгоритм ранее использовался для других астрономических наборов данных, но не для пояса Койпера.
Команда сначала рассчитала барицентрические свободные орбитальные элементы, такие как большая полуось, эксцентриситет и наклонение для 1650 классических ОПК, а затем использовала DBSCAN для поиска других кластеров подобных объектов.
Результаты
Алгоритм обнаружил не только ядро, но и другую отдельную структуру рядом с ним, на расстоянии около 43 а. е., которую они просто называют внутренним ядром. Внутреннее ядро выделяется как потенциально отдельная структура из-за более узкого распределения эксцентриситетов по сравнению с ядром, что указывает на отдельную популяцию. По их словам, внутреннее ядро содержит 7–10% классических ОПК.
Однако команда отмечает, что различие между ядром и внутренним ядром зависит от параметров кластеризации. Это оставляет некоторые вопросы о том, действительно ли внутреннее ядро является отдельной структурой.
«Открытие внутреннего ядра, описанное здесь, было достигнуто путём использования DBSCAN в условном режиме — требуя, чтобы DBSCAN восстановил ядро, и спрашивая, идентифицирует ли он одновременно какой-либо другой кластер (или кластеры). Однако без этого условия неясно, являются ли внутреннее ядро и ядро единой комбинированной структурой или на самом деле двумя отдельными», — объясняет команда.
На данный момент существование внутреннего пояса как отдельной сущности всё ещё неясно. Однако скоро появятся новые данные из обсерватории Веры Рубин, которые должны внести больше ясности. Это, а также другие исследования, могут прояснить природу этих структур и больше узнать об их происхождении.
Для авторов исследования внутреннее ядро всё ещё имеет значение. Они говорят: «Есть два альтернативных объяснения, которые мы не можем различить: либо ядро значительно больше, чем предполагалось ранее, либо в холодном классическом поясе Койпера есть дополнительная отдельная структура. В любом случае внутреннее ядро, описанное здесь, является дополнительным компонентом».