За орбитой Нептуна Солнечная система не заканчивается. Там обращаются тысячи известных ледяных тел — от небольших объектов пояса Койпера до карликовых планет вроде Плутона, Эриды, Макемаке и Хаумеа. Их объединяют общим термином «транснептуновые объекты», или TNO, если большая полуось орбиты лежит дальше орбиты Нептуна.
Это не одна однородная «полоса астероидов». Орбиты TNO сохраняют следы миграции гигантских планет и ранней динамики Солнечной системы, поэтому их классификация основана прежде всего на движении.
Классический пояс Койпера
Часть объектов движется по сравнительно устойчивым орбитам и не находится в сильном резонансе с Нептуном. Их называют классическими объектами пояса Койпера. Внутри группы различают динамически «холодную» и «горячую» популяции: первая имеет в среднем меньшие наклоны и более спокойные орбиты, вторая сильнее перемешана.
Слова «холодный» и «горячий» здесь относятся не к температуре поверхности, а к динамике. Различия в цветах, размерах и орбитах двух популяций помогают реконструировать, где они сформировались и насколько сильно были рассеяны мигрирующим Нептуном.
Резонансные объекты и Плутон
Плутон не сталкивается с Нептуном, хотя его орбита частично проходит внутри нептуновой по расстоянию от Солнца. Причина — устойчивый орбитальный резонанс 3:2: за время трёх оборотов Нептуна Плутон совершает примерно два. Геометрия движения удерживает их далеко друг от друга в опасных точках.
Плутоноподобные объекты в том же резонансе называют плутино. Существуют и другие резонансы. Их распределение — один из аргументов в пользу того, что Нептун в ранней Солнечной системе менял орбиту и захватывал малые тела в резонанс по мере миграции.
Рассеянный диск и очень далёкие орбиты
Некоторые TNO имеют сильно вытянутые и наклонённые орбиты, возникшие после гравитационных взаимодействий с Нептуном. Их относят к рассеянному диску. Эрида — известный крупный представитель этой динамической области.
Есть и тела, чьи перигелии находятся настолько далеко, что современный Нептун почти не способен заметно менять их орбиты. Седна — классический пример. Их происхождение обсуждается: роль могли играть давно прошедшие звёзды, условия рождения Солнца в звёздном скоплении или пока не найденный массивный объект во внешней системе.
Почему Плутон называется карликовой планетой
Транснептуновый объект и карликовая планета — не взаимоисключающие категории. TNO описывает орбиту, а «карликовая планета» — физико-динамический статус по определению Международного астрономического союза. Плутон достаточно массивен, чтобы принять почти округлую форму, но не очистил окрестность своей орбиты от других сопоставимых тел.
Именно открытие множества крупных объектов за Нептуном сделало старую девятипланетную картину неудобной. Если бы Плутон автоматически оставался планетой, возникал вопрос, почему тот же статус не получает Эрида и другие тела.
Границы пояса Койпера тоже не совпадают с границей всей внешней Солнечной системы. Ещё дальше, по расчётам, существует облако Оорта — огромный резервуар комет на тысячах и десятках тысяч астрономических единиц. Его объекты обычно не называют транснептуновыми в том же наблюдательном смысле, потому что облако Оорта пока изучается прежде всего косвенно по орбитам долгопериодических комет.
Цвет и состав TNO дают дополнительные подсказки. На холодной поверхности могут сохраняться водяной лёд, метан, азот и более сложные органические продукты облучения, делающие некоторые тела красноватыми. Но даже крупный объект виден с Земли как точка, поэтому состав часто восстанавливают по спектру отражённого света, а размер — сочетая яркость с тепловым излучением или звёздными покрытиями.
Пролёт New Horizons мимо Плутона и Аррокота показал, насколько ошибочно представление об этих телах как о безликих ледяных камнях. На Плутоне обнаружились ледники азота и сложная геология, а форма Аррокота сохранила информацию о мягком слипании первичных компонентов. Следующая близкая миссия могла бы превратить статистические категории TNO в столь же подробную историю формирования внешних планетезималей.
Новые TNO продолжают искать широкоугольными обзорами, но здесь есть сильный наблюдательный отбор. Тёмный объект на далёкой вытянутой орбите заметен главным образом возле перигелия и может двигаться по небу очень медленно. Поэтому небольшое число известных экстремальных орбит нельзя без осторожности использовать как идеальную статистическую выборку. Именно это важно в дискуссиях о гипотетической Девятой планете.
Изучение TNO сегодня важно не ради списка экзотических названий. Эти объекты сохранились в холодной периферии намного лучше, чем вещество внутренних планет. Их состав, спутники и орбиты работают как архив эпохи, когда планеты ещё перемещались и перераспределяли миллиарды малых тел по молодой Солнечной системе.
