|
Изменила ли Солнечную систему планета-изгой
|
|
|
|
Планеты-гиганты не всегда были там, где мы их видим сегодня. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун сформировались в более компактной конфигурации, а затем подверглись резкой перетасовке, которая вернула им их нынешнее положение. Что именно вызвало этот хаос, остается неясным, но исследователи из Астрофизической лаборатории Бордо и Института планетологии теперь предполагают близкую встречу с блуждающим субзвездным объектом во время молодости Солнца.
|
|
|
|
Нестабильность планет-гигантов, как называют это астрономы, объясняет многие особенности Солнечной системы. Она объясняет совместное обращение астероидов с Юпитером, нерегулярные спутники, вращающиеся вокруг планет-гигантов, и орбитальную структуру пояса Койпера и пояса астероидов. Судя по метеоритным данным, время для этого было выбрано раннее, вероятно, в пределах 5-20 миллионов лет после образования Солнечной системы. Однако, причина остается неясной.
|
|
|
|
Шон Рэймонд и Натан Кайб провели 3000 компьютерных симуляций, проверяя, могут ли полеты звезд дестабилизировать молодую планетную систему. Солнце сформировалось в скоплении из сотен или тысяч звезд, что сделало неизбежными близкие столкновения. Команда начинала каждое моделирование с планет-гигантов в резонансной цепочке, которая оставалась бы стабильной более 100 миллионов лет, если бы ее не нарушали, а затем подвергала систему однократному облету.
|
|
|
|
В ходе моделирования были изучены пролетающие объекты массой от одной массы Юпитера до 10 масс Солнца, пролетающие на расстояниях от 1 до 1000 астрономических единиц со скоростями до 5 километров в секунду. Очень сильные пролеты удаляли планеты или приводили к чрезмерному смещению их орбит до неузнаваемости. Очень слабые полеты ничего не дали. Но в промежуточном диапазоне были созданы системы, соответствующие современной солнечной системе.
|
|
|
|
|
|
|
Успешные сценарии имели общие характеристики. Пролетающий объект должен был обладать относительно небольшой массой, от 3 до 30 масс Юпитера, что однозначно относило его к категории коричневых карликов или свободно плавающих планет. Он должен был пройти примерно в 20 астрономических единицах от Солнца, непосредственно воздействуя на планетную систему, а не только на внешний диск. Только 20 симуляций, что составляет менее 1% от выборки, совпали с орбитами обеих планет-гигантов и сохранили холодный классический пояс Койпера - скопление небольших тел, чьи нетронутые орбиты ограничивают то, насколько жестокими могли быть столкновения в древности.
|
|
|
|
Расчет вероятности в значительной степени зависит от обилия свободно плавающих планет и коричневых карликов малой массы. Недавние наблюдения за молодыми звездными скоплениями показывают, что эти объекты встречаются чаще, чем предсказывают стандартные модели. Если их количество даже незначительно занижено в четыре раза, вероятность нестабильности, вызванной пролетом, возрастает примерно с 1% до 5%.
|
|
|
|
Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, предлагает четвертый возможный источник нестабильности планеты-гиганта, объединяющий сценарии, включающие рассеивание газового диска, спонтанную дестабилизацию и гравитационное взаимодействие с внешним планетезимальным диском. Различие между этими механизмами остается сложной задачей, особенно с учетом того, что нестабильность, вызванная пролетом, все еще может быть отложена на десятки миллионов лет после самой встречи.
|
|
|
|
Источник
|
