Влияние межзвёздного объекта на динамику Солнечной системы

Наша планетная система существует уже 4,6 миллиарда лет, и текущее расположение планет явно свидетельствует о ее динамичном прошлом: некие силы заставляли миры менять свои траектории.

Фото: commons.wikimedia.org by NASA/JPL-Caltech, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

астероид

Недавнее обнаружение первых в истории науки межзвездных объектов навело астрономов на мысль о том, что подобный гость мог посетить наше космическое соседство в далеком прошлом, и именно это событие могло сформировать ту картину, которую мы видим сегодня.

Орбиты планет в Солнечной системе не находятся строго в одной плоскости. В качестве ориентира ученые используют плоскость орбиты Земли, называемую плоскостью эклиптики. Ни одна другая планета не движется в точности в этой же плоскости — у каждой есть небольшой, но индивидуальный наклон. К примеру, орбита Меркурия отклоняется на семь градусов, Марса — менее чем на два, Юпитера — всего на один с небольшим, а Сатурна — на два с половиной. Кроме того, орбиты планет имеют несколько вытянутую форму.

Все эти особенности явно указывают на гравитационные воздействия, которые пережила система, как отметили астрофизики из Университета Торонто (Канада) и Университета Аризоны (США) в своей последней публикации, доступной на сервере препринтов Корнеллского университета. Они пояснили, что в процессе формирования планет в протопланетном диске они изначально возникают на идеально круглых траекториях, вращаясь точно в плоскости солнечного экватора. В нашей системе такое положение вещей сохранялось бы и по сей день, если бы не вмешались внешние факторы.

Традиционно динамику планет объясняют внутренними процессами, то есть взаимодействием небесных тел внутри системы. Наиболее распространенной на сегодняшний день считается так называемая Ниццкая модель (названная в честь обсерватории в Ницце, где она была разработана). Согласно этой гипотезе, на окраинах Солнечной системы изначально существовало плотное и довольно массивное скопление небольших объектов, которое постепенно меняло свое положение и воздействовало на газовые гиганты.

Однако авторы нового исследования подчеркнули, что ни одна из существующих гипотез не может в полной мере объяснить современную конфигурацию Солнечной системы. Ученые попытались найти альтернативное объяснение, выдвинув предположение о том, что текущее расположение планет стало результатом влияния извне.

Ранее уже возникали предположения о том, что в прошлом другая звезда могла пролететь относительно близко к нашей системе и нарушить ее стабильность своим гравитационным полем. Теперь исследователи решили рассмотреть иную возможность: воздействие не звезды, а планеты или коричневого карлика. Стоит напомнить, что коричневыми карликами называют объекты, масса которых составляет не менее 13 масс Юпитера. Это так называемые субзвездные тела, в которых могут происходить слабые термоядерные реакции.

Астрономы смоделировали множество сценариев появления подобного объекта из межзвездного пространства и пришли к выводу, что вполне вероятным был пролет тела с массой от двух до 50 масс Юпитера по гиперболической траектории на расстоянии до 20 астрономических единиц от Солнца — то есть не более чем в 20 раз дальше от нашей звезды, чем Земля. Для сравнения, Уран сейчас находится на расстоянии около 19 астрономических единиц от Солнца.

Наиболее вероятным из рассмотренных вариантов ученые назвали визит в Солнечную систему планеты с массой, примерно равной восьми массам Юпитера, которая приблизилась к Солнцу на расстояние 1,69 астрономической единицы — чуть дальше, чем нынешнее положение Марса.

Подобный сценарий становится все более убедительным благодаря открытиям последних лет. Во-первых, это астероид Оумуамуа и комета Борисова — первые идентифицированные небесные тела, прибывшие из межзвездного пространства. Во-вторых, это открытие так называемых планет-сирот — миров, не связанных гравитационно ни с одной звездой.

Уточнения

Со́лнечная систе́ма — планетная система, включающая в себя центральную звезду Солнце и все естественные космические объекты на гелиоцентрических орбитах. Она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад.