Международная группа исследователей новую теорию, которая может объяснить, как возникли орбиты газовых гигантов в нашей Солнечной системе. С круговых и равноудаленных траекторий эти четыре планеты должны были вылететь наружу в результате нестабильности, вызванной околозвездным диском. Это открытие также может иметь последствия для поиска знаменитой Планеты X.
Попытка понять, как сформировалась наша Солнечная система 4,5 миллиарда лет назад, — задача, которой посвящают себя многие исследователи. В этой сложной головоломке еще много кусочков, но она постепенно начинает складываться в детали. Недавно международная группа исследователей внесла свой вклад в этот обзор, предложив естественное объяснение сложному явлению. Происхождение орбит планет газовых гигантов.
Новая теория, выдвинутая командой, основана на испарении околозвездного диска. Эта структура пыли и газа, из которой возникли планеты, по мере своего рассеивания сметает новые планеты от звезды и перемещает их на эксцентричные орбиты. Эта новая идея вступает в противоречие с предыдущей моделью, которая, хотя и была принята научным сообществом, имеет несоответствия с собранными данными наблюдений.
Испарение околозвездного диска
Как и другие планетные системы, Солнечная система возникла из околозвездного диска. В результате взаимодействия нестабильностей и столкновений пыль и газ, сформировавшие эту структуру вокруг Солнца, дали начало восьми планетам системы. Однако эти планеты не всегда находили на современных орбитах. Ученые в конце 20-го века предположили, что газовые гиганты рождаются на круговых орбитах, равноудаленных и близких к Солнцу. Однако позднее некоторые явления поместили их в продолговатые дорожки, расположенные дальше от звезды в центре нашей Солнечной системы.
По мнению Сета Якобсона, исследователя из Мичиганского университета, и его коллег Бейбея Лю и Шона Реймонда, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун были смещены в результате испарения диска. Это явление вытолкнуло бы планеты из системы, что называется эффектом отскока. Диссипация происходит изнутри диска, т.е. из области структуры, ближайшей к звезде.
Это обратное испарение приводит к эксцентричным орбитам, на которых сегодня находятся планеты. Но это еще не все. Фактически, это дает толчок для возникновения нестабильности, о которой говорит модель, ранее использовавшаяся для объяснения этого смещения орбиты — модель Ниццы.
Модель Ниццы
В 2005 году группа исследователей из Франции предложила то, что на сегодняшний день стало решением, принятым научным сообществом для объяснения того, почему планеты-газовые гиганты находятся на известных нам сегодня орбитах.
Согласно модели Ницце, механизм, способный перемещать газовые гиганты, представляет собой хаотический набор гравитационных взаимодействий. Согласно этой теории, движение планет произошло через сотни миллионов лет после рассеивания диска. Однако изучение лунных артефактов, собранных миссией «Аполлон», привело к несоответствиям с этим временным интервалом. Это явление должно было произойти гораздо раньше и быстрее, чем ожидалось.
Хотя теория, предложенная Якобсоном и его коллегами, разрушила модель Ниццы, на самом деле она укрепила ее. Фактически, идея обратной диссипации позволяет получить, благодаря тяге диска и гравитационным взаимодействиям, эксцентрические орбиты, на которых стабилизировались планеты-гиганты. И все это за более короткое время, чем первоначальное объяснение модели Ниццы — между одним и десятью миллионами лет после рождения Солнечной системы.
В поисках планеты Х
Помимо симуляций, необходимых для подтверждения новой выдвинутой теории, исследовательская группа также изучала возможное существование Планеты X, но не слишком останавливалась на этом. Расположенная на расстоянии около 80 миллиардов километров от Солнца, эта планета до сих пор не имеет доказательств своего существования.
Однако модель Ниццы работала бы более точно, если бы вокруг Солнца изначально было пять газовых планет-гигантов. Самая дальняя из них, в результате смещения орбит, была бы выброшена из Солнечной системы в конце процесса. По этому поводу Якобсон сказал: «Для нас результат симуляций очень похож, если вы начинаете с четырех или пяти планет. Если вы начнете с пяти, то, скорее всего, закончите четырьмя. Если вы начнете с четырех, конечные орбиты будут лучше совпадать«.
Существование этой планеты вызывает споры, но, возможно, ответ на вопрос о ее присутствии будет получен благодаря обсерватории Вера Руби. Эта обсерватория, расположенная в Чили, начнет работать с 2023 года и будет иметь возможность идентифицировать Планету X, если она действительно находится в пределах Солнечной системы. Этот вопрос напоминает нам о том, что планетарная система вокруг Солнца — это динамическая система, все еще полная тайн, которые предстоит разгадать и понять.