Телескоп «Уэбб» раскрыл загадку аномального метанового шлейфа астероида-кентавра Хирона

Астероид-кентавр Хирон, открытый в 1977 году, давно привлекает внимание астрономов своим необычным поведением. Этот объект диаметром около 210 километров расположен между орбитами Сатурна и Урана и ведет себя одновременно как астероид и как комета: он периодически выбрасывает газовый шлейф, что для столь удаленных от Солнца тел является редкостью. Однако до недавнего времени точный состав этих выбросов оставался загадкой.

Необычный состав шлейфа

В январе 2024 года группа ученых направила на Хирон инструменты обсерватории «Джеймс Уэбб». На момент наблюдений объект находился почти в 19 раз дальше от Солнца, чем Земля, — примерно на расстоянии Урана. Спектральный анализ показал, что в газовом хвосте присутствует метан, выделяющийся со скоростью более 40 килограммов в секунду. При этом содержание диоксида углерода оказалось примерно в 15 раз меньше, а угарного газа не обнаружено вовсе.

Такое соотношение strongly контрастирует с типичными кометными шлейфами, где угарный газ обычно преобладает над метаном. Кроме того, на поверхности Хирона ученые зафиксировали водяной лед (как кристаллический, так и аморфный), замерзший углекислый газ, органические вещества и даже твердый угарный газ. Однако метан в виде льда на поверхности отсутствует.

Подповерхностные резервуары и кристаллизация льда

Отсутствие метанового льда на поверхности и локализованный характер выбросов (они происходят в одном регионе) навели ученых на мысль, что метан не испаряется непосредственно с поверхности, а вырывается из глубин Хирона. Предположительно, под поверхностью кентавра скрыты значительные запасы этого газа. Что касается угарного газа, то его лед образуется на поверхности в небольших количествах под действием космической радиации, но не улетучивается благодаря окружающим льдам, которые «запирают» молекулы CO.

Ранее астрономы считали, что кометная активность кентавров может быть вызвана переходом аморфного льда в кристаллическую форму, который сопровождается выделением тепла. Однако данные «Уэбба» показали, что для Хирона этот механизм не является основным: лед на поверхности присутствует в обоих состояниях, но не играет ключевой роли в генерации шлейфа.

Полученные результаты опубликованы на сервере препринтов arXiv.org и доступны для рецензирования. Они не только объясняют уникальное поведение Хирона, но и дают ключ к пониманию химического состава других кентавров — гибридных тел, родом из пояса Койпера, орбиты которых были смещены гравитацией планет-гигантов. Сейчас известно уже несколько сотен таких объектов, и почти два десятка из них проявляют кометную активность.

Открытие подчеркивает важность дальнейших наблюдений, в том числе с помощью «Джеймса Уэбба», для выяснения внутреннего состава кентавров и истории их эволюции. Возможно, в недрах этих тел сохранились летучие вещества с ранних этапов формирования Солнечной системы, а их изучение поможет пролить свет на процессы, происходившие миллиарды лет назад.