Транснептунові об’єкти (TNO) — це крижані тіла, які сильно відрізняються за розміром: від великих карликових планет, таких як Плутон і Еріда (кожна близько 1500 миль у діаметрі), до значно менших об’єктів, таких як Аррокот, діаметр якого становить лише кілька десятків миль. Ці далекі об’єкти обертаються навколо Сонця на відстанях, порівнянних або навіть значно більших за орбіту Нептуна. Ідея існування подібних об’єктів була вперше висунута Кеннетом Еджвортом у 1950-х роках і згодом розширена Жераром Койпером. Сьогодні регіон, у якому вони знаходяться, відомий як пояс Койпера, а TNO часто називають об’єктами поясу Койпера (KBO). TNO мають широкий спектр орбіт, і їхні угруповання відображають ранню міграцію Урана і Нептуна, яка відіграла ключову роль у формуванні структури Сонячної системи. Завдяки цьому вони містять важливі підказки щодо утворення і еволюції нашої планетної системи. Однак, щоб розкрити їхні секрети, знадобилися передові можливості космічного телескопа NASA James Webb. Завдяки здатності аналізувати поверхневий склад цих далеких об’єктів із безпрецедентною деталізацією, Webb революціонізує наше розуміння TNO. Брайан Холлер і Джон Стенсберрі з Інституту космічного телескопа (STScI) у Балтіморі пояснюють, як Webb змінює наші знання про ці давні крижані світи. Космічний телескоп Webb розкрив несподівані деталі James Webb отримав перші спектральні дані високої роздільної здатності для TNO, які показали, що їхні поверхні містять водяний лід, вуглекислий газ і складні органічні молекули. Це відкриття дозволило класифікувати TNO на три різні спектральні групи, проливаючи світло на їхню історію формування та еволюцію. Плутон: перший відкритий TNO Плутон став першим відомим транснептуновим об’єктом, виявленим у 1930 році Клайдом Томбо в обсерваторії Лоуелла. Більше ніж через 60 років, у 1992 році, астрономи Дейв Джуітт (Каліфорнійський університет у Лос-Анджелесі) і Джейн Лу (Массачусетський технологічний інститут) відкрили другий відомий TNO — 1992 QB1, нині відомий як Альбіон. Відтоді вчені ідентифікували понад 5000 TNO. Орбіти цих далеких об’єктів є своєрідним записом того, як гігантські планети — Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун — змінювали своє розташування на початку історії Сонячної системи. Комп’ютерне моделювання показує, що під час міграції Уран і Нептун порушили вихідний диск TNO, викинувши багато об’єктів і спрямовуючи решту на їхні нинішні орбіти. Астрономи класифікують TNO за відстанню їхньої орбіти від Сонця, ексцентриситетом (еліптичністю орбіти) та нахилом відносно площини планет. Особливо цікавою групою є TNO з «холодними класичними» орбітами — вони мають низький нахил і ексцентриситет. Моделі вказують на те, що ці об’єкти залишилися у своїх первісних орбітах із часів ранньої Сонячної системи, що робить їх цінними, адже вони є незмінними залишками протопланетного диска. Один із таких об’єктів, Аррокот, був досліджений зблизька космічним апаратом NASA New Horizons у січні 2019 року, надавши унікальне вікно в далеке минуле Сонячної системи. Визначення походження TNO Для тих TNO, чиї орбіти були змінені міграцією гігантських планет, важко точно визначити, де вони сформувалися. Проте тільки досліджуючи їхній хімічний склад, ми можемо відтворити склад вихідного зовнішнього диска. TNO знаходяться на великих відстанях від Сонця, що робить їх дуже холодними (нижче -170°C), тому їхні поверхні можуть зберігати інформацію про початковий склад планетезималей у диску. Webb є першим телескопом, здатним надати детальну інформацію про склад типових TNO (з діаметром менше 800 км), завдяки своїй великій основній дзеркальній системі та чутливим приладам. Зокрема, спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону (NIRSpec) вперше розкрив їхній хімічний склад у виняткових деталях. Визначення трьох спектральних класів За перші два роки наукової роботи Webb отримав спектри понад 75 TNO і вперше надав повний огляд їхнього складу. Основний висновок програми DiSCo-TNOs — це відкриття трьох спектральних класів, що стало повною несподіванкою. Вони названі за формою спектру в діапазоні 2,5–4 мікрони: «Чаша» (Bowl-type) — домінує водяний лід, трохи вуглекислого газу та силікатного пилу. «Подвійний провал» (Double-dip) — містить складні органічні молекули, вуглекислий газ і чадний газ. «Уступ» (Cliff-type) — містить ще більше складних органічних речовин та вуглекислого газу, а також метанол (CH₃OH). Особливістю спектра Double-dip є наявність дуже чистого і рясного вуглекислого газу, якого раніше не спостерігали за межами лабораторії. Що далі? Webb продовжує щорічну програму спостережень за TNO, з новими та ще більш цікавими проєктами, які обираються науковою спільнотою. У циклі 3 буде проведено зображення та спектроскопію кількох TNO і їхніх супутників, включаючи перші спектральні спостереження «екстремальних» TNO, чиї орбіти виходять далеко в міжзоряний простір. Інша програма планує повторне спостереження цілей, досліджених у перший рік роботи Webb, щоб отримати ще більш детальну інформацію про матеріали, що сприяли формуванню TNO у протосонячній туманності. Цікаво, які нові відкриття принесе наступний рік? Автори Джон Стенсберрі та Брайан Холлер (STScI) займаються інтерпретацією даних Webb і визначенням формування TNO в ранній Сонячній системі.