Харикло

Харикло — крупнейший из известных кентавров, представитель популяции ледяных, неустойчивых тел, движущихся петлями через область планет-гигантов на пути из пояса Койпера во внутреннюю Солнечную систему. Диаметром всего около 250 км — настолько мал, что примерно пятьдесят таких тел, выстроенных в ряд, едва покрыли бы диаметр Земли, — он обращается далеко между Сатурном и Ураном, более чем в 2 миллиардах километров от Солнца. Большую часть своего существования он оставался ничем не примечательной точкой на снимках обзоров неба.

Это изменилось в 2013 году, когда астрономы, наблюдая прохождение Харикло перед далёкой звездой, увидели нечто, чем прежде не обладало ни одно малое тело: пару резких, плотных колец. За одну ночь тусклый объект, каталогизированный как (10199) Харикло, стал первым не-планетным телом, у которого когда-либо была обнаружена собственная кольцевая система, — и заставил переосмыслить, где вообще могут формироваться и сохраняться кольца.

Странник между Сатурном и Ураном

Харикло принадлежит к кентаврам — классу, названному в честь получеловеков-полуконей греческого мифа, поскольку эти тела занимают промежуточное положение между двумя ипостасями — отчасти астероидом, отчасти кометой. Он обращается вокруг Солнца раз в 63 года по орбите с большой полуосью 15,78 а.е., проходящей между траекториями Сатурна и Урана. Его орбита лежит совсем близко к резонансу 4:3 с Ураном, в пределах примерно 0,09 а.е. от этого резонанса, — достаточно близко, чтобы гравитация ледяного гиганта продолжала подталкивать его путь.

Именно это гравитационное «пастушество» и делает кентавров недолговечными. Они не способны бесконечно удерживать стабильную орбиту среди планет-гигантов; за несколько миллионов лет близкие сближения в конце концов забросят Харикло либо внутрь Солнечной системы — где солнечное тепло, вероятно, превратило бы его в комету, — либо наружу, обратно к поясу Койпера, откуда, как считается, происходят кентавры.

Открытие и мифологическое имя

Харикло был открыт 15 февраля 1997 года в рамках обзора Spacewatch в национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне — того же автоматизированного поиска, что обнаружил многих из первых известных кентавров. Он назван в честь Харикло, нимфы из греческой мифологии и, что уместно, жены Хирона — кентавра, в честь которого назван самый первый открытый кентавр (найденный в 1977 году).

При диаметре около 250 км он с большим отрывом остаётся крупнейшим из известных кентавров, хотя по планетарным меркам всё ещё крошечен. Его поверхность тёмная и красноватая — смесь водяного льда, силикатных минералов, аморфного углерода и сложных органических соединений, называемых толинами, которые окрашивают в красноватый цвет столь многие далёкие ледяные тела. В отличие от некоторых своих неспокойных родственников, Харикло не показывает кометоподобной комы из газа или пыли — на его расстоянии от Солнца слишком холодно, чтобы его льды сублимировались.

Ночь, когда появились кольца

3 июня 2013 года ожидалось, что Харикло закроет собой тусклую звезду, ненадолго перекрыв её свет, видимый из некоторых частей Южной Америки. Команда, использовавшая телескопы в Аргентине, Бразилии, Чили и Уругвае, зафиксировала это событие — и обнаружила, что звезда также дважды мигала, симметрично, по обе стороны от самого Харикло. Эти дополнительные провалы яркости оказались сигнатурами двух узких колец.

Внутреннее кольцо, прозванное Оиапоки, оказалось намного плотнее из двух, шириной примерно 7 км; внешнее кольцо, Шуи, — гораздо более тонкая полоса шириной менее примерно 1 км. Неофициальные названия происходят от рек, отмечающих северную и южную границы Бразилии. Оба кольца обращаются на расстоянии около 400 км от центра Харикло, разделённые чистым промежутком шириной около 9 км, и, судя по всему, состоят в основном из водяного льда. Эта находка изящно разрешила старую загадку: Харикло таинственным образом потускнел и утратил признаки водяного льда в своём спектре примерно в 2008 году — как раз тогда, когда кольца должны были повернуться ребром и почти исчезнуть из виду.

Почему кольца у столь маленького мира — загадка

До 2013 года кольца считались привилегией планет-гигантов, чья огромная гравитация способна удерживать частицы на упорядоченных орбитах. Тело диаметром всего 250 км, по всем расчётам, не должно быть способно удерживать резко очерченные кольца — по идее, столкновения и орбитальное растекание должны были бы размазать их в разрежённое облако самое большее за несколько миллионов лет.

То, что они сохраняются, предполагает либо что кольца удивительно молоды, либо что нечто активно их удерживает. Ведущие кандидаты — пока не обнаруженные спутники-«пастухи» либо более тонкий механизм, при котором вытянутая форма Харикло и быстрое семичасовое вращение заметают вещество на устойчивые орбиты через спин-орбитальные резонансы. Вероятно, кольца восходят к столкновению или разрушению небольшого спутника.

Новый рубеж наблюдений

Поскольку Харикло слишком мал и далёк, чтобы его когда-либо посетил космический аппарат, почти всё известное о нём получено благодаря наблюдению того, как он затмевает фоновые звёзды, — технике, превращающей всю Землю в гигантский, терпеливый детектор. 18 октября 2022 года космический телескоп «Джеймс Уэбб» провёл своё первое в истории звёздное покрытие, зафиксировав тени колец Харикло, пересекающие свет звезды, и подтвердив их структуру из-за пределов земной атмосферы.

Последующая спектроскопия «Уэбба» впервые обнаружила в этой системе чёткую подпись кристаллического водяного льда. Эта деталь показательна: высокоэнергетическое излучение обычно превращает кристаллический лёд в аморфную форму, так что его сохранность намекает на непрекращающиеся микростолкновения внутри колец, постоянно обнажающие свежий лёд. Харикло также больше не одинок: после его прорывного открытия 2013 года о кольцеобразном веществе сообщалось и вокруг кентавра Хирона, а плотные кольца были найдены у карликовой планеты Хаумеа и кандидата в карликовые планеты Квавара, что делает Харикло первопроходцем небольшого, но растущего клуба окольцованных малых тел.