Сицилийский астроном Джузеппе Пиацци заметил Цереру в 1801 году. Он решил, что это планета, поскольку в те годы астрономы не знали о существовании астероидов. Теперь ученые уверенны, что их огромное количество. Большинство астероидов находится в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. С тех пор светила спорили о том, чем Церера является на самом деле. Ее называли карликовой планетой, протопланетой, а иногда и астероидом. Но в 2006 году ее официально классифицировали как карликовую планету.
Диаметр Цереры около 1000 км. Она находится в поясе астероидов. Как же там оказалась планета? Согласно новому исследованию, Церера сформировалась в поясе астероидов, за пределами Солнечной системы. А затем мигрировала туда, где находится сейчас. Статья называется «Динамическое происхождение карликовой планеты Церера» и опубликована в журнале Icarus. Ведущий автор — Рафаэль Рибейро де Соуза, профессор физики в Государственном университете Сан-Паулу, Бразилия. Об этом пишет Universe Today.
Половину всей массы пояса астероидов составляют Церера, астероиды Веста, Паллада и Гигея.
Большая часть знаний о Церере получена благодаря миссии NASA Dawn («Рассвет»). В рамках нее зонд впервые вышел на орбиту карликовой планеты в 2015 году.
Dawn побывал и на Весте, и на Церере до того, как в октябре 2018 года у космического корабля закончилось топливо. Теперь он покоится на стабильной орбите вокруг Цереры.
Эта карликовая планета — единственное тело в поясе астероидов, достаточно массивное, чтобы поддерживать форму сфероида. У нее есть переходная атмосфера — экзосфера. Солнечный свет превращает водяной и аммиачный лед в пар, но гравитация карликовой планеты слишком слаба, чтобы удерживать его. Это важная подсказка к происхождению Цереры, потому что астероиды обычно не испускают пар.
Кометы содержат летучие льды, которые испаряются при нагревании. Вот откуда у них хвосты. Кометы прибывают из холодных внешних регионов Солнечной системы, где и получают ледяную корку. Поскольку у Цереры есть замороженные летучие вещества, как у кометы, ученые предполагают, что она также «родилась» в более холодных регионах Солнечной системы.
«Присутствие аммиачного льда является веским доказательством того, что Церера могла образоваться в самом холодном регионе Солнечной системы за линией замерзания, при температурах, достаточно низких, чтобы вызвать конденсацию и слияние воды и таких летучих веществ, как окись углерода, двуокись углерода и аммиак», — сказал Рибейро де Соуза.
Граница между более холодной внешней солнечной системой и более теплой внутренней солнечной системой называется линией мороза. Существуют определенные снеговые линии для разных летучих веществ, которые замерзают при разных температурах. Астрофизики для простоты говорят об одной линии мороза. Она близка к орбите Юпитера, но не всегда была там. Снеговая линия перемещалась по мере эволюции Солнечной системы и раньше была ближе к Солнцу.
Рост планет-гигантов повлиял и на положение линии мороза.
«Интенсивное гравитационное возмущение, вызванное ростом этих планет, могло изменить плотность, давление и температуру протопланетного диска, сместив линию мороза. Это возмущение в протопланетном газовом диске могло привести к тому, что расширяющиеся планеты мигрировали на орбиты ближе к Солнцу», — сказал соавтор исследования Эрнесто Виейра Нето.
В сценарии ученых объясняется, почему Церера так отличается от соседних астероидов.
«Она начала формироваться на орбите далеко за пределами Сатурна, где было много аммиака. На стадии роста планеты-гиганта она была втянута в пояс астероидов как мигрант из внешней Солнечной системы и ей уже 4,5 миллиарда лет», — сказал Рибейро де Соуза.
Команда провела большое количество компьютерных симуляций. Моделирование показало, что стадия формирования гигантских планет была очень турбулентной, с обширными столкновениями между предшественниками Урана и Нептуна, выталкиванием планет из Солнечной системы и даже вторжением во внутреннюю область планет втрое массивнее Земли. Кроме того, сильное гравитационное возмущение разбросало повсюду объекты, похожие на Цереру. Некоторые из них вполне могли достичь области пояса астероидов и приобрести стабильные орбиты.
Моделирование также показало, что Церера — лишь один из многих подобных объектов, существовавших в ранние дни Солнечной системы.
«В прошлом за пределами орбиты Сатурна находилось не менее 3600 объектов, подобных Церере. С таким количеством объектов наша модель показала, что один из них мог быть перенесен и захвачен поясом астероидов», — пояснил Рибейро де Соуза.