Scienty

На окраине Солнечной системы исследователи выявили новую организованную структуру — плотную совокупность объектов, которая, подобно капсуле времени, содержит информацию о бурных процессах, происходивших миллиарды лет назад. Авторы научной работы полагают, что это открытие позволит лучше понять, какой путь проделал Нептун в процессе перемещения из центральных регионов Солнечной системы на свою современную орбиту.

Фото: img.freepik.com

За пределами орбиты Нептуна, на удалении свыше 4,5 миллиарда километров от Солнца, располагается пояс Койпера. Это большое кольцо, состоящее из ледяных и каменистых тел, которые являются остатками строительных материалов, использованных для формирования планет. Наиболее известным объектом этого кольца является карликовая планета Плутон. В течение длительного времени исследователи полагали, что данный регион характеризуется однородностью: объекты, находящиеся там, казалось, движутся по непредсказуемым орбитам и не формируют крупных, организованных структур.

Однако в 2011 году это представление оказалось под вопросом. После изучения орбит 189 объектов пояса Койпера ученые обнаружили первую аномалию. Они обнаружили группу тел, которые двигались по поразительно похожим траекториям. Эту группу, расположенную примерно в 44 астрономических единицах от Солнца, назвали «ядром» пояса Койпера. Находка стала неожиданной и важной, но в последующие годы никаких новых подобных объектов не находили, и многие решили, что все крупные структуры там уже открыты.

С развитием технологий астрономы получили расширенные возможности и, соответственно, получили больше информации о телах, расположенных в поясе Койпера. На основе полученных данных ученые смогли пересмотреть общую картину и убедиться, не скрываются ли там другие структуры, которые ранее были неразличимы.

Команда американских астрономов во главе с Амиром Сираджем ( Amir Siraj) исследователи из Принстонского университета проанализировали данные об орбитах 1650 объектов пояса Койпера и передали их специализированному алгоритму для выявления неочевидных закономерностей и структур.

Изначально ученые обучили алгоритм для распознавания уже известных «ядер». Однако впоследствии программа начала демонстрировать непредсказуемые результаты. При каждом определении «ядра» в результате появлялась дополнительная, ранее не идентифицированная группа объектов.

Новую группу ученые окрестили «внутренним ядром», которое находится еще ближе к Солнцу, приблизительно на расстоянии 43 астрономических единиц. Однако ключевая особенность структуры заключается не в удалении от Солнца, а в характеристиках орбит тел. Все объекты, входящие в это внутреннее ядро, обращаются вокруг Солнца практически по круговым орбитам, а их траектории расположены в одной плоскости с орбитами большинства планет.

Ученые утверждают, что такая орбитальная стабильность и упорядоченность свидетельствуют о древней структуре, которая, скорее всего, с самого начала сохраняла свою целостность. Это указывает на то, что она сформировалась в ранний период и, вероятно, не испытывала значительных гравитационных воздействий.

Изучение миграции Нептуна может быть значительно облегчено благодаря внутреннему ядру. На сегодняшний день считается, что ледяной гигант образовался на значительно меньшем расстоянии от Солнца и впоследствии постепенно переместился на свою текущую орбиту.

Согласно мнению ряда исследователей, в процессе своего движения Нептун потенциально мог на короткое время притягивать к себе небольшие ледяные объекты, воздействуя на их непредсказуемые орбиты и упорядочивая их, формируя устойчивые скопления на определенном удалении от Солнца. Другими словами, гравитационное поле планеты удерживало эти объекты, что могло способствовать возникновению плотных образований. По мере дальнейшего удаления Нептун оставил эти сформированные скопления позади.

Положение и наличие этих «ядер» служат прямым указанием на места остановок планеты во время ее путешествия. Эти гравитационные «отметки» на шкале времени Солнечной системы позволят с беспрецедентной точностью восстановить маршрут Нептуна.

Предполагается, что дальнейшие исследования внутреннего ядра принесут еще более значимые результаты. В 2025 году начала свою деятельность обсерватория Веры Рубин, расположенная в Чили. Этот современный инструмент призван выявить десятки тысяч новых объектов пояса Койпера. Полученные данные позволят более тщательно проанализировать как ядро, так и его внутреннюю часть, а также установить, не содержатся ли на границах нашей планетной системы другие, пока не известные, образования.

Следует учитывать, что данное открытие не стало следствием непосредственного наблюдения, а представляет собой заключение, полученное на основе анализа моделей и статистических данных. Сирадж и его соавторы выявили в данных отклонение – сгущение из 1650 объектов, которое обнаружил разработанный для этой цели алгоритм. Основной недостаток подобного метода заключается в том, что на итог могли повлиять неточности в первоначальных данных или непредсказуемые статистические колебания. Специалисты астрономии уверены в сделанном открытии, однако окончательное решение будет принято лишь после того, как полученные результаты подтвердят или опровергнут данные, полученные с помощью телескопов.

Результаты исследования представлены на сайте научных препринтов Корнеллского университета.