РОЛЬ ЗАБЛУДШЕЙ ПЛАНЕТЫ В ФОРМИРОВАНИИ СОЛНЦЕВОЙ СИСТЕМЫ
Математические модели и новые идеи о динамике Солнечной системы показывают, что ее архитектура могла измениться из-за взаимодействия с блуждающим субзвездным объектом. Эта гипотеза открывает новые горизонты в понимании эволюции гигантских планет и их местоположения.
Исходная ситуация в Солнечной системе была значительно иной, чем мы наблюдаем сегодня. Джупитер, Сатурн, Уран и Нептун сформировались в более компактной конфигурации и позже претерпели бурное перераспределение, которое привело их на современные орбиты. Причины этого хаоса пока остаются неясными, однако группа ученых из Лаборатории астрофизики Бордо и Института планетарной науки предлагает версию о близком взаимодействии с блуждающим субзвездным объектом в юности Солнца.
ГИГАНТСКАЯ ПЛАНЕТАРНАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ
Астрономы называют этот процесс "нестабильностью гигантских планет", и он объясняет множество особенностей нашей Солнечной системы. Он касается как сопутствующих астероидов Джупитера, так и неправильных спутников, вращающихся вокруг гигантских планет. Кроме того, механизм нестабильности описывает и структуру орбит в поясе Койпера и поясе астероидов. На основании данных о метеоритах можно утверждать, что этот процесс происходил очень рано, в течение 5-20 миллионов лет после формирования Солнечной системы, но триггер этого события оставался загадкой.
Космический объект, исследованный группой ученых под руководством Шона Ромонда и Нейта Кейба, стал предметом 3000 компьютерных симуляций, направленных на выяснение возможности гравитационного взаимодействия среди ранних планет.
Симуляции начали с установки гигантских планет в резонансную цепь, которая оставалась бы стабильной более 100 миллионов лет, если бы не была нарушена. Затем система подвергалась воздействию одного пролетающего объекта. Ученые исследовали различные блуждающие объекты, от одной до десяти масс Юпитера, которые перемещались на расстояниях от одной до 1000 астрономических единиц и со скоростью до 5 километров в секунду. Результаты показали, что сильные взаимодействия выводили планеты за пределы стабильных орбит, в то время как слишком слабые передачи не оказывали воздействия вообще.
УДИВИТЕЛЬНОЕ ОТКРЫТИЕ
Самые интересные сценарии моделирования демонстрировали общие черты: блуждающий объект должен был быть относительно низкой массы, от 3 до 30 масс Юпитера, попадая в категорию коричневого карлика или свободно плавающей планеты. Он должен был проходить в пределах примерно 20 астрономических единиц от Солнца, прямо perturbing планетарную систему, а не только внешний диск.
Успех сценариев был редкостью: лишь 20 симуляций, менее 1% от общего числа, совпали с орбитами гигантских планет и сохранили холодный классический пояс Койпера – группу небольших тел, чьи "чистые" орбиты ограничивают уровень насилия от любых древних столкновений.
Исследования также включают вероятности блуждающих планет и низкомассовых коричневых карликов. Совсем недавние наблюдения молодых звёздных кластеров показывают, что таких объектов больше, чем предполагают стандартные модели. Если их количество даже недооценено в четыре раза, вероятность запуска нестабильности из-за пролетающего объекта возрастает с приблизительно 1% до 5%.
Таким образом, данная работа представляет собой четвертый возможный триггер для нестабильности гигантских планет, дополнив сценарии, связанные с дисперсией газового диска, спонтанной нестабилизацией и гравитационными взаимодействиями с внешним планетезимальным диском. Разграничение между этими механизмами остается сложной задачей, особенно учитывая, что нестабильности, вызванные проходящими объектами, могли задерживаться на десятки миллионов лет после самого столкновения.
