Седна: Транснептуновый карлик Солнечной системы

Введение

Карликовая планета

Седна (обозначение малой планеты: 90377 Седна) — карликовая планета во внешних областях Солнечной системы, обращающаяся вокруг Солнца за орбитой Нептуна. Открытая в 2003 году, эта планетоид обладает одной из самых красных поверхностей среди известных тел Солнечной системы. Спектроскопические исследования показали, что поверхность Седны в основном состоит из смеси твердых льдов воды, метана и азота, а также обширных отложений красноватых толинов, химический состав которых схож с составом некоторых других транснептуновых объектов. В пределах погрешности, она сопоставима с карликовой планетой в поясе астероидов как крупнейшая карликовая планета, у которой, как известно, нет спутников. Её диаметр составляет около 1000 км (вероятнее всего, между диаметрами Цереры и спутника Сатурна Тефии). Из-за отсутствия известных спутников, законы Кеплера о движении планет нельзя использовать для определения её массы, и точное значение пока неизвестно. Орбита Седны — одна из самых протяженных в Солнечной системе. Её афелий, то есть самая дальняя точка от Солнца на эллиптической орбите, находится на расстоянии 937 астрономических единиц (а.е.) и в 2,8 раза дальше, чем Нептун. Карликовые планеты и в настоящее время находятся дальше от Солнца, чем Седна. Предполагается, что исследовательская миссия к Седне вблизи перигелия с использованием гравитационного маневра Юпитера может быть выполнена за 24,5 года. В конечном итоге он остановился на официальном названии в честь богини Седны из мифологии инуитов, отчасти потому, что ошибочно полагал, что инуиты — ближайшая полярная культура к его дому в Пасадене, а отчасти потому, что имя, в отличие от Quaoar, было бы легко произносимо для англоговорящих. Брайан Марсден, руководитель Центра малых планет, заявил, что это действие является нарушением протокола и что некоторые члены МАО могут проголосовать против него, но это в основном используется астрологами. Символ — монограмма Sanna, современного произношения имени Седна. Для объектов с такой высокой эксцентриситетом барицентр Солнечной системы (Солнце+Юпитер) генерирует более стабильные решения, чем гелиоцентрические. В афелии Солнце, видимое с Седны, является особенно яркой звездой на черном небе, примерно на 45% ярче полной Луны, видимой с Земли. Её перигелий был самым большим из известных объектов Солнечной системы до открытия седноида 2012 VP. Это составляет 1,3% от средней орбитальной скорости Земли. Когда Седна была впервые обнаружена, она находилась на расстоянии 89,6 а.е. В 2013 году та же команда повторно проанализировала тепловые данные Седны с использованием улучшенной термофизической модели и получила согласованное значение 906, что указывает на то, что исходная модель была слишком точной. Австралийские наблюдения за звездным затмением Седны в 2013 году дали аналогичные результаты по диаметру, показав длины хорд 1025 и 1305. В 2022 году спектроскопические наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне (0,7–5 мкм) с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) выявили наличие значительного количества этанового льда (C2H6) и сложных органических веществ на поверхности Седны. Спектры JWST также содержат свидетельства наличия небольшого количества этилена (C2H4), ацетилена (C2H2) и, возможно, углекислого газа (CO2). С другой стороны, обнаружено мало свидетельств присутствия метана (CH4) и азотных льдов, что противоречит более ранним наблюдениям. Эта планета была бы, возможно, в шесть раз массивнее Земли. У неё была бы сильно вытянутая орбита, а среднее расстояние от Солнца составляло бы примерно в 15 раз больше, чем у Нептуна (который вращается на среднем расстоянии от ). Соответственно, её орбитальный период составлял бы примерно от 7000 до 15000 лет. Или звезды главной последовательности на 80% массивнее Солнца, которая, из-за своей большей массы, могла бы быть белым карликом. В любом случае, столкновение со звездой, вероятно, произошло в течение 100 миллионов лет после образования Солнца. Звездные столкновения в это время оказали бы минимальное влияние на конечную массу и популяцию облака Оорта, поскольку у Солнца было достаточно материала для пополнения облака Оорта.

Sedna (minor planet designation: 90377 Sedna) is a dwarf planet in the outermost reaches of the Solar System, orbiting the Sun beyond the orbit of Neptune. Discovered in 2003, the planetoid's surface is one of the reddest known among Solar System bodies. Spectroscopy has revealed Sedna's surface to be mostly a mixture of the solid ices of water, methane, and nitrogen, along with widespread deposits of reddish colored tholins, a chemical makeup similar to those of some other trans Neptunian objects. Within the range of uncertainties, it is tied with the dwarf planet in the asteroid belt as the largest dwarf planet not known to have a moon. Its diameter is roughly 1,000 km (most likely in between those of Ceres and Saturn's moon Tethys). Owing to its lack of known moons, the Keplerian laws of planetary motion cannot be employed for determining its mass, and the precise figure as yet remains unknown. Sedna's orbit is one of the widest known in the Solar System. Its aphelion, or its farthest point from the Sun in its elliptical orbit, is located 937 astronomical units (AU) away. and 2.8 times farther away than Neptune. The dwarf planets and are presently farther away from the Sun than Sedna. It is suggested that an exploratory fly by mission to Sedna near its perihelion through a Jupiter gravity assist could be completed in 24.5 years. He eventually settled on the official name after the goddess Sedna from Inuit mythology, partly because he mistakenly thought the Inuit were the closest polar culture to his home in Pasadena, and partly because the name, unlike Quaoar, would be easily pronounceable by English speakers. Brian Marsden, the head of the Minor Planet Center, stated that such an action was a violation of protocol, and that some members of the IAU might vote against it. but this is mostly used among astrologers. The symbol is a monogram of Sanna, the modern pronunciation of Sedna's name. For objects at such high eccentricity, the Solar System's barycenter (Sun+Jupiter) generates solutions that are more stable than heliocentric solutions. At aphelion, Sun as viewed from Sedna is a particularly bright star in the otherwise black sky, being about 45% as bright as the full moon as seen from Earth. Its perihelion was the largest for any known Solar System object until the discovery of the sednoid 2012 VP. 1.3% that of Earth's average orbital speed. When Sedna was first discovered, it was 89.6 AU In 2013, the same team re analyzed Sedna's thermal data with an improved thermophysical model and found a consistent value of 906, suggesting that the original model fit was too precise. Australian observations of a stellar occultation by Sedna in 2013 produced similar results on its diameter, giving chord lengths 1025 and 1305. In 2022, low resolution near infrared (0.7–5 μm) spectroscopic observations by the James Webb Space Telescope (JWST) revealed the presence of significant amounts of ethane ice (C2H6) and of complex organics on the surface of Sedna. The JWST spectra also contain evidence of presence of small amounts of ethylene (C2H4), acetylene (C2H2) and possibly carbon dioxide (CO2). On the other hand little evidence of presence of methane (CH4) and nitrogen ices was found at variance with the earlier observations. This planet would be perhaps six times as massive as Earth. It would have a highly eccentric orbit, and its average distance from the Sun would be about 15 times that of Neptune (which orbits at an average distance of ). Accordingly, its orbital period would be approximately 7,000 to 15,000 years. or a main sequence star 80 percent more massive than the Sun, which, owing to its larger mass, may now be a white dwarf. In either case, the stellar encounter had likely occurred within 100 million years after the Sun's formation. Stellar encounters during this time would have minimal effect on the Oort cloud's final mass and population since the Sun had excess material for replenishing the Oort cloud.

Классификация

Открытие Седны вновь подняло старый вопрос о том, какие астрономические объекты следует считать планетами, а какие – нет. 15 марта 2004 года статьи о Седне в популярной прессе вводящие в заблуждение сообщали об обнаружении десятой планеты. Для многих астрономов этот вопрос был решён благодаря определению планеты, принятому Международным астрономическим союзом 24 августа 2006 года, которое требовало, чтобы планета очистила окрестности вокруг своей орбиты. Ожидается, что Седна не очистила окрестности своей орбиты; количественно её параметр Стерна — Левисона оценивается значительно меньше 1. refn|1=Параметр Стерна — Левисона (Λ), определённый Аланом Стерном и Гарольдом Ф. Левисоном в 2002 году, определяет, сможет ли объект в конечном итоге очистить окрестности своей орбиты от мелких тел. Он определяется как квадрат отношения массы объекта к массе Солнца, делённый на большую полуось в степени 3/2, умноженный на постоянную 1,7. Седна достаточно яркая и, следовательно, достаточно большая, чтобы, как ожидается, находиться в гидростатическом равновесии. Поэтому астрономы обычно считают Седну карликовой планетой. Помимо физической классификации, Седна также классифицируется по её орбите. Центр малых планет, который официально каталогизирует объекты Солнечной системы, определяет Седну только как транснептуновый объект (поскольку она обращается за пределами Нептуна), как и база данных малых тел JPL. Вопрос о более точной орбитальной классификации широко обсуждался, и многие астрономы предложили отнести седноиды вместе с подобными объектами, такими как 2000 CR, к новой категории далёких объектов, называемых объектами расширенного рассеянного диска (E SDO). В 2011 году было рассчитано, что миссия пролёта к Седне может занять 24,48 года с использованием гравитационного маневра у Юпитера, при датах запуска 6 мая 2033 года или 23 июня 2046 года. К моменту прибытия космического аппарата в конце 2057 или 2070 года Седна будет находиться на расстоянии 77,27 или 76,43 а.е. от Солнца соответственно. Исследователи из Университета Теннесси также изучали возможность посадочного модуля.

The discovery of Sedna renewed the old question of just which astronomical objects ought to be considered planets, and which ones ought not be. On 15 March 2004, articles on Sedna in the popular press reported misleadingly that a tenth planet had been discovered. This question was resolved for many astronomers by applying the International Astronomical Union's definition of a planet, adopted on 24 August 2006, which mandated that a planet must have cleared the neighborhood around its orbit. Sedna is not expected to have cleared its neighborhood; quantitatively speaking, its Stern–Levison parameter is estimated to be much less than 1. refn|1=The Stern–Levison parameter (Λ) as defined by Alan Stern and Harold F. Levison in 2002 determines if an object will eventually clear its orbital neighbourhood of small bodies. It is defined as the object's fraction of solar mass (i. e. the object's mass divided by the Sun's mass) squared, divided by its semi major axis to the 3/2 power, times a constant 1.7. Sedna is bright enough, and therefore large enough, that it is expected to be in hydrostatic equilibrium. Hence, astronomers generally consider Sedna a dwarf planet. Beside its physical classification, Sedna is also categorized according to its orbit. The Minor Planet Center, which officially catalogs the objects in the Solar System, designates Sedna only as a trans Neptunian object (as it orbits beyond Neptune), as does the JPL Small Body Database. The question of a more precise orbital classification has been much debated, and many astronomers have suggested that the sednoids, together with similar objects such as 2000 CR, be placed in a new category of distant objects named extended scattered disc objects (E SDO), It was calculated in 2011 that a flyby mission to Sedna could take 24.48 years using a Jupiter gravity assist, based on launch dates of 6 May 2033 or 23 June 2046. Sedna would be either 77.27 or 76.43 AU from the Sun when the spacecraft arrives near the end of 2057 or 2070, respectively. Research at the University of Tennessee has also examined the potential for a lander.