Hệ Haumea

Hệ Haumea, hay gia đình Haumea, là hệ vỡ ra duy nhất của khu vực ngoài Sao Hải Vương. Hệ này bao gồm các thiên thể nhỏ được cho là hình thành từ những vụ va chạm cùng hành tinh lùn Haumea trong quá khứ. Hệ Haumea cũng bao gồm các vệ tinh của Haumea, Namaka và Hi'iaka.

Đặc điểm

Hành tinh lùn Haumea là thành viên lớn nhất trong gia đình, và là cốt lõi của tổ tiên khác biệt; các thành viên được xác định khác là các vệ tinh của Haumea và các vật thể vành đai Kuiper (55636) 2002 TX300, (24835) 1995 SM55, (19308) 1996 TO66, (120178) 2003 OP32, (145453) 2005 RR43, (86047) 1999 OY3, (416400) 2003 UZ117, (308193) 2005 CB79, 2003 SQ317 và (386723) 2009 YE7, tất cả đều có tốc độ phóng từ Haumea dưới 150 m/s. Các Haumeids sáng nhất có cường độ tuyệt đối (H) đủ sáng để đề xuất kích thước trong khoảng từ 400 đến 700 km đường kính, và do đó, các hành tinh lùn có thể, nếu chúng có các albedo của TNO điển hình; tuy nhiên, chúng có thể nhỏ hơn nhiều vì người ta cho rằng chúng là những cơ thể băng giá với lượng albedos cao. Sự phân tán của các yếu tố quỹ đạo thích hợp của các thành viên là một vài phần trăm hoặc ít hơn (5% cho trục bán chính, 1,4 ° cho độ nghiêng và 0,08 cho độ lệch tâm). Biểu đồ minh họa các yếu tố quỹ đạo của các thành viên trong hệ liên quan đến các TNO khác.Các đặc điểm vật lý phổ biến của các đối tượng bao gồm màu trung tính và các tính năng hấp thụ hồng ngoại sâu (ở mức 1,5 và 2,0 μm) điển hình của nước đá.

Hình thành và va chạm

Sự hình thành va chạm của hệ đòi hỏi một tổ tiên có đường kính khoảng 1660 km, với mật độ ~ 2,0 g / cm3, tương tự như Sao Diêm Vương và Eris. Trong vụ va chạm chính thức, Haumea đã mất khoảng 20% ​​khối lượng, chủ yếu là băng và trở nên dày đặc hơn. Các quỹ đạo hiện tại của các thành viên trong gia đình không thể được tính bằng sự va chạm chính thức. Để giải thích sự lan truyền của các phần tử quỹ đạo, cần có sự phân tán vận tốc ban đầu ~ 400 m / s, nhưng sự lan truyền vận tốc như vậy nên đã phân tán các mảnh hơn nữa. Vấn đề này chỉ áp dụng cho chính Haumea; các phần tử quỹ đạo của tất cả các vật thể khác trong gia đình đòi hỏi sự phân tán vận tốc ban đầu là ~ 140 m / s. Để giải thích sự không phù hợp này trong sự phân tán vận tốc cần thiết, Brown và các đồng nghiệp cho rằng ban đầu Haumea có các yếu tố quỹ đạo gần với các thành viên khác trong gia đình và quỹ đạo của nó (đặc biệt là độ lệch tâm quỹ đạo), đã thay đổi sau vụ va chạm. Không giống như các thành viên khác trong hệ, Haumea ở trong quỹ đạo hỗn loạn, gần cộng hưởng 7:12 với Sao Hải Vương, điều này sẽ làm tăng độ lập dị của Haumea lên giá trị hiện tại của nó. Một đề xuất thứ hai cho thấy một nguồn gốc phức tạp hơn cho gia đình: vật chất bị đẩy ra trong vụ va chạm ban đầu thay vào đó kết lại thành một mặt trăng lớn của Haumea, dần dần tăng khoảng cách với Haumea qua sự tiến hóa của thủy triều, và sau đó bị vỡ trong vụ va chạm thứ hai, phân tán các mảnh vỡ của nó ra bên ngoài. Kịch bản thứ hai này tạo ra sự phân tán vận tốc ~ 190 m / s, gần hơn đáng kể với độ phân tán vận tốc ~ 140 m / s của các thành viên trong gia đình; nó cũng tránh được độ khó của sự phân tán quan sát ~ 140 m / s nhỏ hơn nhiều so với tốc độ thoát ~ 900 m / s của Haumea.
Haumea có thể không phải là vật thể lớn kéo dài, quay nhanh, lớn trong vành đai Kuiper. Năm 2002, Jewitt và Sheppard cho rằng Varuna nên được kéo dài, dựa trên vòng quay nhanh của nó. Trong lịch sử ban đầu của Hệ mặt trời, khu vực xuyên sao Hải Vương sẽ chứa nhiều vật thể hơn hiện tại, làm tăng khả năng va chạm giữa các vật thể. Kể từ đó, tương tác hấp dẫn với Sao Hải Vương đã phân tán nhiều vật thể ra khỏi vành đai Kuiper đến đĩa phân tán. Sự hiện diện của các gợi ý gia đình va chạm rằng Haumea và "con đẻ" của nó có thể có nguồn gốc từ đĩa phân tán. Trong vành đai Kuiper dân cư thưa thớt ngày nay, khả năng xảy ra một vụ va chạm như vậy xảy ra trong độ tuổi của Hệ Mặt Trời là dưới 0,1%. Gia đình không thể hình thành trong vành đai Kuiper nguyên thủy dày đặc hơn bởi vì một nhóm gần gũi như vậy sẽ bị phá vỡ bởi sự di cư sau đó của Hải Vương vào vành đai, được cho là nguyên nhân của mật độ thấp hiện tại. Do đó, có vẻ như khu vực đĩa phân tán động, trong đó khả năng xảy ra va chạm như vậy cao hơn nhiều, là nơi khởi nguồn của vật thể sẽ trở thành Haumea và họ hàng của nó. Mô phỏng cho thấy xác suất của một gia đình như vậy trong Hệ Mặt trời là xấp xỉ 50%, vì vậy có thể hệ Haumea là duy nhất.
Bởi vì phải mất ít nhất một tỷ năm để nhóm này khuếch tán hết mức có thể, vụ va chạm tạo ra gia đình Haumea được cho là xảy ra rất sớm trong lịch sử Hệ Mặt Trời. Điều này mâu thuẫn với những phát hiện của Rabinowitz và các đồng nghiệp đã tìm thấy trong nghiên cứu của họ về nhóm rằng bề mặt của họ rất sáng; màu sắc của chúng cho thấy rằng chúng gần đây (tức là trong vòng 100 triệu năm qua) đã xuất hiện trở lại bởi băng tươi. Trong một khoảng thời gian miễn là một tỷ năm, năng lượng từ Mặt trời sẽ làm đỏ và làm tối bề mặt của chúng, và không có lời giải thích hợp lý nào được tìm thấy để giải thích cho tuổi trẻ rõ ràng của chúng. Tuy nhiên, các nghiên cứu chi tiết hơn về phổ hồng ngoại có thể nhìn thấy và gần của Haumea cho thấy nó là một bề mặt đồng nhất được bao phủ bởi một hỗn hợp băng vô định hình 1: 1 thân mật, cùng với không quá 8% chất hữu cơ. Lượng băng vô định hình cao này trên bề mặt xác nhận rằng sự kiện va chạm phải xảy ra hơn 100 triệu năm trước. Kết quả này đồng ý với các nghiên cứu động và loại bỏ giả định rằng bề mặt của các vật thể này còn trẻ.