Планеты, образовавшиеся в молодой планетной системе, часто меняют свои позиции, оказывая влияние друг на друга. В процессе такого взаимодействия крупная планета может удалиться на значительное расстояние и покинуть систему. Однако, даже в нашей планетной системе существует гипотеза о наличии гиганта на далёкой орбите. В результате недавнего исследования учёные продемонстрировали факторы, способствующие удержанию таких планет.
В 2016 году ученые заметили аномалии в орбитах объектов Пояса Койпера — области системы за орбитой Нептуна. Тела там распределены так, будто на них влияет массивное тело — гипотетическая Девятая планета. Искать гипотетического гиганта сложно из-за недостатка солнечного света. Весной 2025 года ученые нашли «объект, представляющий собой медленно двигающуюся точку, может оказаться желанной целью. Но как массивной планете удалось попасть на подобную орбиту и оставаться там, не покидая гравитационной системы?
Известно крайне мало экзопланет, расположенных на отдаленных орбитах. Это объясняется тем, что существующие приборы затруднены в их обнаружении. Подавляющее большинство экзопланет (более четырех тысяч объектов) были найдены по методу измерения кратковременного снижения яркости звезды, возникающего, когда планета проходит перед ней. Еще около полутора тысяч — благодаря колебаниям звезды, вызванным гравитационным воздействием планет. Таким образом, оба метода эффективны для поиска крупных и массивных планет, вращающихся вокруг звезды на небольших расстояниях — на орбитах, сопоставимых с орбитой Меркурия в нашей Солнечной системе.
Несмотря на это, астрономы смогли обнаружить несколько экзопланет, расположенных на значительном удалении. К примеру, газовый гигант GU Рыбы b вращается на расстоянии не менее двух тысяч астрономических единиц от своей звезды (одна астрономическая единица соответствует среднему расстоянию от Солнца до Земли). Для сопоставления: Плутон удаляется максимум на 49 астрономических единиц, а гипотетическая Девятая планета, согласно оценкам, находится в 700 астрономических единицах от центра Солнечной системы.
Согласно последним исследованиям, очень далёкие планеты-гиганты не являются чем-то необычным, а скорее закономерным следствием развития планетных систем. Результаты работы, опубликованные авторами опубликованы в журнале Nature Astronomy, в ходе моделирования было воспроизведено поведение множества различных планетных систем, имитирующих условия, существующие в так называемых «звездных яслях». Исследователи изучили как системы, вращающиеся вокруг двойных звезд, так и системы с различным содержанием газовых и ледяных гигантов.
«Взаимодействие посредством гравитации может приводить к тому, что гигантские планеты разлетаются на значительные расстояния. В определенных временных интервалах и при благоприятных условиях в окружающей среде эти планеты не покидают звездную систему, а занимают очень отдаленные орбиты», — объяснил главный автор исследования Андре Изидоро, исследователь из Университета Райса (США).
По мнению исследователей, орбита признается широкой, когда ее самая удаленная точка расположена на расстоянии от ста до десяти тысяч астрономических единиц от звезды. Без присутствия других звезд поблизости, система не смогла бы удержать планету, удалившуюся на такое значительное расстояние. Гравитационное влияние «звездных соседей» способствует стабилизации орбиты удаляющейся планеты».
Моделирование показало, что вероятность перехвата удаляющегося объекта такого размера, как гигант, составляет от одного до пяти процентов. В системах, аналогичных Солнечной, этот показатель варьируется от пяти до десяти процентов.
В процессе эволюции юная Солнечная система пережила два ключевых этапа нестабильности: формирование Урана и Нептуна, а затем – рассеивание газовых гигантов. Если в указанные периоды система находилась в области формирования звезд, то существует вероятность до 40%, что она могла отбросить и удержать объект, подобный Девятой планете.
«По оценкам Андре Изидоро, на каждую тысячу звезд приходится около одной планеты, расположенной на дальней орбите. Несмотря на то, что это значение кажется небольшим, учитывая огромное количество звезд в Галактике, общее число таких планет оказывается весьма значительным.
Разработанная модель облегчила выбор систем, потенциально содержащих удаленные планеты. Прежде всего, следует обратить внимание на звезды с высоким содержанием металлов, вблизи которых уже обнаружены газовые гиганты. Наблюдения такого рода начнутся с запуском обсерватории Веры Рубин. Кроме того, она позволит подтвердить или опровергнуть наличие гипотетической Девятой планеты в Солнечной системе.