85.3K
Солнечная система сформировалась из протопланетного диска, состоящего из газа и пыли. Поскольку кумулятивная масса всех объектов за пределами Нептуна намного меньше ожидаемой, и тела там имеют, в основном, наклонные, эксцентрические орбиты, вполне вероятно, что какой-то процесс изменил внешнюю Солнечную систему уже после ее образования.
Сюзанна Пфальцнер из Института радиоастрономии им. Макса Планка в Бонне (Германия) и ее коллеги рассчитали, что близкий пролет соседней звезды мог одновременно привести и к наблюдаемой низкой плотности массы во внешней части Солнечной системы, и к эксцентрическим наклонным орбитам ее тел. Моделирование показывает, что многие объекты с такими орбитами еще ждут своего открытия, в том числе и гипотетическая «Планета X». Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal.
Базовый сценарий формирования Солнечной системы давно известен: Солнце родилось из коллапсирующего облака газа и пыли. В процессе был сформирован плоский диск, в котором росли большие планеты и меньшие объекты, такие как астероиды и карликовые планеты. Структура диска предполагает, что орбиты всех тел будут находиться в одной плоскости, если только что-то не нарушит идиллию. В Солнечной системе до орбиты Нептуна все кажется прекрасным: большинство планет движется по довольно круглым орбитам, и их орбитальные наклоны меняются лишь незначительно. Однако за пределами Нептуна начинается хаос. Самая большая загадка – карликовая планета Седна, которая движется по наклонной, высоко эксцентрической орбите и настолько далеко от Солнца, что причиной такой траектории не могли стать планеты.
Прямо за пределами орбиты Нептуна происходит еще одна странная вещь. Суммарная масса всех объектов резко падает почти на три порядка. Это происходит примерно на том же расстоянии, где начинается «хаос». Случайно ли такое совпадение?
Ученые предположили, что другая звезда приблизилась к Солнцу на ранней стадии формирования системы, похитив из внешней области протопланетного диска большую часть материала и разбросав оставшийся по наклонным орбитам со смещенным центром. Тысячи компьютерных симуляций показали, что наилучшим образом в модель укладывается звезда солнечной массы или немного меньшей, пролетевшая на расстоянии в три раза превышающем дистанцию от Солнца до Нептуна.
Однако наиболее удивительно, что звезда-смутьянка не только объясняет странные орбиты объектов внешней Солнечной системы, но и разрешает несколько других необъяснимых особенностей, в том числе соотношение масс Нептуна и Урана и существование двух различных популяций объектов пояса Койпера.
Таким образом, исследование показывает, что многое из того, что мы знаем в настоящее время, можно объяснить чем-то относительно простым, например, пролетом звезды.
Важный вопрос – вероятность такого события. Обычно звезды рождаются в больших плотных группах. Поэтому в далеком прошлом такие пролеты были достаточно распространены. Выполнив еще один тип моделирования, команда обнаружила, что вероятность такой встречи в течение первых миллиардов лет жизни Солнца составляет от 20 до 30 процентов.
Исследование не является окончательным доказательством того, что другая звезда нарушила изначально ровное строение внешней Солнечной системы, но оно удовлетворяет многим наблюдениям. Если считать простоту маркером реалистичности, то новая модель является наилучшим объяснением из предложенных до сих пор.