(50000) Квава́р (порядковый номер и название по каталогу Центра малых планет — 50000 Quaoar , временное обозначение 2002 LM ₆₀ ) — транснептуновый объект , один из крупнейших объектов в поясе Койпера , часто классифицируется как карликовая планета . После обнаружения колец в феврале 2023 года является одной из двух карликовых планет с достоверно известной системой колец (в 2017 году кольца обнаружили у Хаумеи ).

Открыт 4 июня 2002 года группой Майкла Брауна из Паломарской обсерватории ( Калифорния ). Был обнаружен на архивных снимках 1954 года. 13—14 июля 2016 года Квавар наблюдался камерой LORRI зонда « Новые горизонты » с расстояния 2,1 млрд км .

Объект назван по имени великой созидающей силы из мифов индейского народа тонгва — одного из коренных народов Южной Калифорнии, где расположена обсерватория, в которой сделано открытие этого объекта.

Символ придумал американский программист Денис Московиц, который и до этого придумывал символы для мелких объектов Солнечной системы. Символ — буква Q, стилизованная под наскальные изображения. С сентября 2022 года символ обладает кодом U+1F77E .

Открытие

Открытие Квавара состоялось 4 июня 2002 года. Карликовая планета была открыта астрономами Майклом Брауном и Чедвиком Трухильо в Паломарской обсерватории , расположенной в Калифорнии , с помощью телескопа имени Самуэля Ошина . Первое обнаружение Квавара состоялось 5 июня 2002 года, когда Трухильо обнаружил на фотографиях тусклый, со звёздной величиной 18,6, объект, в созвездии Змееносца . При этом, Квавар был достаточно ярким для такого расстояния, поэтому считалось, что размеры Квавара могут совпадать с диаметром Плутона .

Чтобы уточнить орбиту найденного объекта, Браун и Трухильо начали поиск более ранних фотографий , на которых мог быть запечатлён Квавар. Для этого они воспользовались снимками, полученными в ходе программы « Near-Earth Asteroid Tracking » в период 1996 года и с 2000 по 2002 год . Также они нашли две архивные фотопластинки, хранившиеся у Чарльза Коваля Томаса и датированные маем 1983 года (в то время астроном занимался поиском гипотетической планеты X в той же обсерватории, где Браун и Трудильо открыли Квавар ). Впоследствии был обнаружен самый ранний снимок Квавара: он датируется 25 мая 1954 года и был создан во время проведения Паломарского обзора (1949—1958) .

Перед объявлением об открытии Квавара Майкл Браун планировал провести повторные наблюдения за ним с помощью телескопа «Хаббл» для того, чтобы измерить размер объекта . Он хотел объявить об открытии как можно скорее, но при этом счёл необходимым сокрытие информации о Кваваре во время дополнительных наблюдений . Из-за этого Браун не стал посылать запрос на использование телескопа на экспертную оценку, а сразу сообщил о своём намерении одному из операторов «Хаббла», который ответил согласием . Помимо вышеупомянутого телескопа, Браун хотел использовать ещё и один из телескопов в обсерватории Кека ( Мауна-Кеа , Гавайи ), которую также планировалось задействовать как место для наземного наблюдения за спутниками Урана . Использование этой обсерватории дало первооткрывателям дополнительное время для наблюдений за Кваваром. Весь июль проводились наблюдения за карликовой планетой, что позволило детальнее исследовать её состав и спектр поверхности .

Новость об открытии Квавара была опубликована Центром малых планет в «Электронном циркуляре малых планет» 7 октября 2002 года. Карликовой планете было дано временное обозначение 2002 LM ₆₀ . Оно означает «1512-я малая планета, открытая в начале июня 2002 года» . В тот же день Браун и Трухильо на 34-й встрече отдела планетарных наук Американского астрономического общества в городе Бирмингем (Алабама) объявили о результатах своих июльских наблюдений. Было объявлено, что Квавар стал крупнейшим найденным объектом пояса Койпера, найденным за последние годы ( Эрида тогда ещё не была открыта) . По словам Брауна, открытие Квавара способствовало его дальнейшему решению реклассифицировать Плутон в карликовые планеты .

Название

Сразу после открытия Квавар получил прозвище «объект X» ( англ. Object X ), по аналогии с гипотетической планетой X. Из-за высокой яркости первооткрыватели даже предположили, что Квавар может быть десятой планетой Солнечной системы. С июля, после исследований с помощью «Хаббла», начался поиск возможных названий для карликовой планеты, в частности, рассматривались имена из мифологий коренных народов Северной Америки . После принятия МАС конвенции об именовании классических объектов пояса Койпера разрешались только названия в честь богов-творцов . Команда первооткрывателей остановилась на варианте «квавар» — великая созидающая сила из мифов индейского народа тонгва . Этот народ жил в заливе Лос-Анджелеса , где находился Калифорнийский технологический институт .

Русское произношение названия этой карликовой планеты звучит как «квава́р», а само слово состоит из двух слогов . Согласно Майклу Брауну, англоязычное название «Quaoar» состоит из трёх слогов, а на сайте Трухильо, посвящённом карликовой планете, приводится произношение / ˈ k w ɑː . oʊ ( w ) ɑr / , схожее с произношением на языке тонгва — ˈkʷaʔuwar . Часто произношение сокращается до двух слогов и звучит как / ˈ k w ɑː w ɑr / .

В мифологии тонгва Квавар — это бесполая созидающая сила Вселенной, песней и танцами создающая божества . Сначала она поёт и танцует, чтобы создать Вейвота (Отца Неба), затем они вместе поют и создают Чехуит (Мать Землю) и Тамит (Дедушку Солнца). По мере продолжения песен и плясок, созидающая сила становилась все более сложной, поскольку каждое новое божество присоединялось к пению и танцам. В конце концов, сведя хаос к порядку, они создали семь великанов, которые поддерживают мир , затем животных и в конце концов, первых мужчину и женщину, Тобохара и Пахавита .

После изучения имён из мифологии тонгва, Браун и Трухильо решили, что необходимо обратиться к ныне живущим представителям народа тонгва за разрешением на использование названия . Они проконсультировались с историком из этого племени Марком Акуньей, который подтвердил, что название «Квавар» подходит для открытого объекта . Однако тонгва предпочитали написание «Qua-o-ar», которое (правда, без дефисов) и утвердили астрономы . Название и факт открытия Квавара были публично объявлены в октябре 2002 года, хотя Браун не обращался за одобрением названия в Комитет по номенклатуре малых тел МАС (CSBN) . Получилось, что название объекта было объявлено до присвоения ему его порядкового номера. Брайан Марсден , глава Центра малых планет, отметил через два года, что данный шаг был нарушением протокола . Несмотря на это, название было одобрено CSBN, и новость о присвоении названия, а также официальный порядковый номер Квавара были опубликованы в Циркуляре по малым планетам 20 ноября 2002 года . Квавару достался красивый порядковый номер — 50000, и это неспроста. Такой «круглый» номер подчёркивал размер Квавара и, тем самым, его важность для астрономов . Это был не первый случай присвоения круглой цифры транснептуновому объекту: Варуна получила красивый номер 20000 по той же причине . После Квавара эту традицию было решено отбросить: открытая в 2005 году Эрида, несмотря на размеры (считалась на момент открытия самой крупной карликовой планетой), получила порядковый номер 136199 .

Что касается астрономического символа , то Квавар был открыт в ту эпоху, когда они уже практически вышли из употребления. Тем не менее, американский программист Денис Московиц придумал для карликовой планеты символ . Символ представляет собой латинскую букву Q, стилизованную под наскальные изображения народа тонгва . С сентября 2022 года символ обладает кодом U+1F77E .

Орбитальные характеристики

Среднее расстояние от Солнца до Квавара составляет 43,7 а.е. (или 6,54 млрд км), а период обращения вокруг звезды у карликовой планеты составляет 288,8 лет. Эксцентриситет орбиты у него невелик — 0,04. Перигелий орбиты находится на отметке 42 а.е. от Солнца, а афелий — 45 а.е . Солнечный свет достигает Квавара за 5 часов . Квавар прошёл афелий в конце 1932 года и сейчас приближается к Солнцу со скоростью 170 м/с (0,035 а.е. в год) . Перигелий будет достигнут приблизительно в феврале 2075 года . С Нептуном орбита Квавара не только не пересекается, но и даже не находится достаточно близко к нему, чтобы под воздействием гравитации Нептуна она могла быть подвержена возмущению . Минимальное возможное расстояние от Нептуна до Квавара — 12,3 а.е. В орбитальном резонансе два объекта также не находятся . В рамках проекта « Глубокий обзор эклиптики » было доказано, что в течение 10 миллионов лет орбита Квавара претерпит лишь минимальные изменения, и что в целом она будет стабильна в долгосрочной перспективе .

Центр малых планет классифицирует Квавар как транснептуновый объект и как отдалённую малую планету (то есть малую планету , расположенную за пределами орбиты Юпитера ) . Из-за отсутствия орбитального резонанса с Нептуном Квавар считается классическим объектом пояса Койпера (кьюбивано) . Наклон орбиты к эклиптике составляет около 8 градусов, что несколько выше, чем у расположенных в той же области объектов динамически холодной популяции пояса Койпера . Из-за этого Квавар относят к динамически горячей популяции объектов пояса Койпера . Происхождение такого наклона орбиты обычно объясняется гравитационным рассеиванием Нептуном во время миграции последнего во внешние области Солнечной системы .

Физические характеристики

Альбедо Квавара очень низкое и приблизительно равно 0,1 (аналогично вышеупомянутой Варуне, у которой альбедо имеет значение 0,127) . Это указывает на отсутствие на поверхности карликовой планеты водяного льда . Цвет поверхности преимущественно красный, на это указывает бо́льшее количество отражённого инфракрасного и красного, нежели синего, излучения . Аналогичную красноватую поверхность имеют транснептуновые объекты Варуна и Иксион (первая не считается карликовой планетой вообще, а второй является кандидатом в эту категорию). Более крупные объекты пояса Койпера и рассеянного диска (включая Плутон и Эриду) более яркие, поскольку на их поверхности содержится большое количество водяного льда, отсюда их бо́льшее альбедо и более нейтральный цвет поверхности на спектрограммах . Созданная в 2006 году модель внутреннего нагревания Квавара за счёт радиоактивного распада в ядре указывает на то, что данный объект не может поддерживать подземный океан на границе мантии и коры .

Наличие на поверхности карликовой планеты метана и других летучих веществ указывает на то, что объект может иметь тонкую разреженную атмосферу, возникающую из-за сублимации этих летучих веществ . Со средней температурой поверхности в 44 K (или -229,2 °C), считается, что максимальное атмосферное давление на планете — не более нескольких микробар . Из-за небольших массы и размера такое тело как Квавар физически не может поддерживать атмосферу из азота и монооксида углерода , поскольку эти газы быстро бы улетучились . Постепенно снижался прогноз по порогу максимального давления и для атмосферы из метана: до 2013 года он был до 1 микробар , после покрытия Кваваром звезды со звёздной величиной 15,8 он стал 20 нанобар , а с 2019 года (после ещё одного покрытия Кваваром звезды) и вовсе составляет 10 нанобар . При этом такая атмосфера, пусть и крайне разреженная, может существовать лишь при условии средней температуры в 42 K (или -231,2 °C) и при условии наличия метана как основного её составляющего газа .

Масса и плотность

Поскольку у Квавара имеется спутник , его массу можно рассчитать по третьему закону Кеплера . Плотность объекта составляет около 2,2 г/см³, а диаметр — 1100 км. Оба этих факта указывают на то, что Квавар является карликовой планетой. Майкл Браун рассчитал, что каменистые тела входят в гидростатическое равновесие при радиусе от 900 км, а ледяные — при радиусе 200—400 км . Масса Квавара сильно превышает 1,6⋅10 ²¹ кг , минимальную массу, необходимую для принятия круглой формы, и составляет 5⋅10 ²¹ кг . Браун утверждает, что Квавар «просто должен быть» карликовой планетой . Анализ световых кривых и амплитуд показывает лишь небольшие отклонения, что позволяет предположить, что Квавар действительно является сфероидом с небольшими пятнами альбедо и, следовательно, карликовой планетой . Астрономом Эриком Асфогом была предложена идея, что Квавар в прошлом мог столкнуться с более крупным телом, из-за чего его мантия была разрушена и осталось только более плотное ядро. Под «мантией» подразумевается 300—500-километровый в толщину слой льда, из-за которого карликовая планета была крупнее. Из-за столкновения с телом размером с Плутон или даже с Марс весь этот слой был уничтожен . Однако, эта теория утратила актуальность в связи с тем, что Асфог предложил её тогда, когда плотность Квавара оценивали в 4,2 г/см³. Поскольку позднее её переоценили до 2 г/см³, такая теория перестала быть вероятной .

Размер

Оценки размера Квавара

Год	Диаметр (км)	Метод	Источник
2004	1260 ± 190	фотографирование
2007	844 +207 −190	инфракрасное излучение
2010	890 ± 70	инфракрасное излучение фотографирование
2013	1074 ± 138	инфракрасное излучение
2013	1110 ± 5	покрытие
2023	1086 ± 4	покрытие

Квавар является сфероидом диаметром около 1100 км, сплющенным с полюсов. Эти данные были получены после наблюдений за покрытиями Кваваром звёзд в 2013 и 2019 годах . Если считать, что сплюснутость карликовой планеты составляет 0,0897±0,006, а её диаметр — 1138 ++48
−−34 km , то Квавар находится в гидростатическом равновесии и является сфероидом Маклорена . Диаметр объекта приблизительно равен половине диаметра Плутона . На момент открытия размер Квавара оценивался в 1260 ± 190 км. Эти данные были получены после измерений Квавара на фотографиях с телескопа «Хаббл». Квавар был первым из транснептуновых объектов, диаметр которого был измерен непосредственно по фотографии . Размер диска на фотографии — всего несколько пикселей (карликовая планета находилась на максимальном пределе разрешения телескопа, и поэтому сильно размывалась на фотографиях ), поэтому погрешность измерения диаметра получилась достаточно большой — 190 км . Впоследствии таким же методом измерили и диаметр Эриды .

В 2007 году диаметр Квавара был оценён с помощью инфракрасного космического телескопа « Спитцер ». Альбедо Квавара получилось бо́льшим, чем предполагалось ранее (0,19); при таком альбедо диаметр Квавара должен быть несколько меньше — около 850 км .

После обнаружения спутника удалось оценить массу и плотность Квавара. При размере не более 1100 км в поперечнике, масса Квавара оказалась равна 0,19 ± 0,03 массы Плутона, а плотность — 2,8—3,5 г/см³. По данным 2011 года, диаметр объекта составляет 1170 км . В 2013 году диаметр Квавара был оценён в 1074 ± 38 км и в 1110 ± 5 км .

Состав

Квавар, вероятно, состоит в основном из каменных пород и водяного льда. Достаточно низкое альбедо и красноватый оттенок Квавара позволяют предположить, что льда на его поверхности меньше, чем должно быть. В 2004 году на поверхности Квавара обнаружены следы аморфного льда . Эта модификация льда образуется при температуре не менее −160 °C. Но температура на поверхности Квавара сейчас ниже — около −220 °C, и пока неясно, что могло разогреть Квавар на целых 60 градусов. Наиболее вероятными причинами пока считают метеоритные бомбардировки или радиоактивный распад тяжёлых элементов в ядре.

Спутник

Спутник Квавара диаметром около 100 км был обнаружен в феврале 2007 года и был назван Вейвот ( англ. Weywot ) в честь сына мифологического Квавара. Он вращается вокруг Квавара на расстоянии 14 500 км за 12,438±0,005 дней.

Кольца

8 февраля 2023 года в журнале Nature вышла статья об открытии космическим аппаратом ЕКА Cheops у Квавара на расстоянии 7,4 радиуса Квавара первого Q1R из плотного материала вне предела Роша . Все известные плотные кольца в Солнечной системе располагаются достаточно близко к своим родительским телам внутри предела Роша . В апреле 2023 года стало известно об открытии с помощью телескопа Gemini North и телескопа Канада-Франция-Гавайи (CFHT) более близкого второго кольца Q2R вне предела Роша. Оба кольца не видно в обычный телескоп, они были обнаружены косвенно, когда Квавар затмевал свет далёких звёзд . Хорды покрытия дают кажущуюся большую полуось Квавара 579,5±4,0 км, кажущееся сжатие 0,12±0,01 и эквивалентный по площади радиус 543±2 км. Ориентация конечностей Квавара соответствует орбите Q1R и Вейвота в экваториальной плоскости Квавара. Радиус орбиты Q1R уточнëн до значения 4057±6 км. Радиус орбиты Q2R — 2520±20 км .

Исследование

Считается, что полёт космического аппарата с использованием гравитационного манёвра у Юпитера займёт 13,6 лет, с возможными датами запуска 25 декабря 2016, 22 ноября 2027, 22 декабря 2028, 22 января 2030 или 20 декабря 2040. К моменту пролёта Квавар будет находится на расстоянии 41—43 а.е. от Солнца . В июле 2016 года КА « Новые горизонты » были сделаны несколько изображений Квавара с помощью камеры LORRI . В этот момент аппарат находился на расстоянии 14 а.е. от объекта . По состоянию на 2023 год существует несколько концептов миссий, одной из задач которых может стать и исследование Квавара с пролётной траектории. Одной из таких миссий является Interstellar Probe , планируемый к запуску в 2037 году. Он может совершить пролёт мимо Квавара перед тем, как отправится исследовать межзвёздное пространство. Один из двух китайских аппаратов программы (англ.) ( также может пролететь мимо карликовой планеты и исследовать её с пролётной траектории . Квавар интересен астрономам тем, что у него есть непостоянная метановая атмосфера и, возможно, явление криовулканизма . Также важность имеет близость объекта к границе гелиосферы .

См. также

• Транснептуновый объект
• Формирование и эволюция Солнечной системы

Примечания

Ссылки

• Chad Trujillo . (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)