Изучение информации, полученной в результате миссии Gaia, дало возможность ученым переосмыслить эволюцию динамики нашей планетной системы и обнаружить вероятное воздействие древнего сближения с другой звездой на траектории долгоживущих комет. Работа планетологов Натана Кейба из Института изучения планет и Шоун Рэймондом, сотрудником Университета Бордо, демонстрирует, что пролет звезды мог значительно изменить пути движения небесных тел , облака Оортаи спровоцировать выброс кометного потока, часть которого потенциально может быть видна в настоящее время.

Согласно результатам исследования, примерно 2,5 миллиона лет назад Солнце приблизилось к звезде HD 7977 на относительно небольшом расстоянии. Детали этого события остаются не совсем ясными, однако данные Gaia указывают на расстояние от 4000 до 25000 астрономических единиц. В то же время анализ траекторий долгопериодических комет позволяет предположить, что фактическое сближение могло быть еще более близким – в пределах 6000–10000 астрономических единиц. Подобное гравитационное взаимодействие могло вызвать серьезные колебания в облаке Оорта и направить большое количество ледяных объектов во внутреннюю область нашей планетной системы.

Проект Gaia, созданный Европейским космическим агентством, определяет с высокой точностью координаты, траектории и свойства огромного количества звёзд по отношению к далёким квазарам и галактикам. Используя комбинацию спектральных измерений и прецизионных астрометрических наблюдений, удалось воссоздать трёхмерные перемещения значительной части компонентов нашей Галактики, в том числе звезды HD 7977. Это предоставило возможность проследить вероятную эволюцию гравитационного взаимодействия Солнечной системы с находящимися рядом звёздными системами.

В нормальных условиях, основным фактором, определяющим траектории движения ледяных тел на периферии Солнечной системы, является гравитация диска Млечного Пути. Она постепенно перераспределяет тела первичного протопланетного диска, формируя сферическую структуру, известную как облако Оорта. Именно из этого места, согласно предположениям, появляются новые долгоживущие кометы, впервые попадающие во внутреннюю часть Солнечной системы.

Тем не менее, если бы сближение с HD 7977 произошло на расстоянии, указанном в труде Кейба и Рэймонда, то гравитационное воздействие этой звезды за короткий промежуток времени могло превысить влияние галактического диска. В таком случае, анализ траекторий комет не должен был бы демонстрировать характерные «галактические» особенности, что действительно было установлено учеными при изучении орбит новых долгопериодических тел.

По мнению Натана Кейба, наблюдаемое распределение орбит свидетельствует о том, что наша Солнечная система переживает период повышенной активности комет, обусловленный недавним прохождением звезды мимо нас, а не обычным воздействием галактики. Это может говорить о том, что современная популяция комет частично является «отголоском» древнего события – звёздного сближения, последствия которого сохраняются на протяжении миллионов лет.

Чтобы подтвердить выдвинутую гипотезу, специалисты провели компьютерное моделирование траекторий комет при различных вариантах приближения звезды HD 7977 к Солнцу. Результаты этих расчетов были сопоставлены с орбитами одиннадцати двухпериодических комет, зафиксированных начиная с 1989 года. Наилучшее соответствие распределений для новых тел, впервые проходящих через внутреннюю область Солнечной системы, было достигнуто при сценарии звёздного взаимодействия; в то же время, повторные прохождения лучше всего объясняются гравитационным полем Млечного Пути.

Вместе с тем исследователи подчеркивают, что разработанная модель не полностью соответствует фактическим данным. В частности, распределение размеров орбит комет лишь частично совпадает с рассчитанными значениями, что может указывать либо на недостаточность используемых моделей, либо на наличие дополнительных физических процессов, которые не были учтены в симуляциях. К таким факторам могут относиться воздействия, отличные от гравитационных – например, импульсы, возникающие из-за испарения вещества комет и давление солнечного света.

Учёные акцентируют внимание на том, что экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы станет реальной в перспективе нескольких лет благодаря поступающим данным от миссии Gaia. Они позволят детализировать траекторию звезды HD 7977. Кроме того, ожидаются дополнительные наблюдения с использованием телескопа Веры Рубин, которые должны существенно увеличить количество известных комет и повысить надёжность статистических расчётов их орбит.

Следовательно, дальнейшие исследования способны как подтвердить, так и опровергнуть предположение о том, что остаточное воздействие древнего звёздного скопления продолжает оказывать влияние на движение комет с большим периодом обращения в пределах Солнечной системы.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.