Орбиты планет-гигантов Солнечной системы десятилетиями ставят астрономов в тупик. Согласно классическим моделям, все планеты, рожденные 4,6 миллиарда лет назад из единого газопылевого диска, должны вращаться вокруг Солнца по почти идеальным круговым траекториям, лежащим в одной плоскости.
Не только кометы: через Солнечную систему прошла блуждающая планета-гигант
На заре своего существования наша система чудом уцелела после пролета массивного космического тела. Земля осталась невредимой, но орбиты Юпитера и Нептуна были навсегда искажены этим грандиозным событием.
Unsplash
Однако сразу четыре планеты, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, будто немного сбились с этого курса — их орбиты имеют заметный, хоть и небольшой, наклон и вытянутость.
Долгое время это объясняли сложной внутренней динамикой молодой системы, где планеты гравитационно влияли друг на друга, пока новое исследование не предложило другое объяснение этому феномену: миллиарды лет назад в наш космический дом заглянул незваный гость.
Группа астрономов выдвинула гипотезу о том, что через молодую Солнечную систему прошел массивный «космический странник». Это мог быть субзвездный объект — блуждающая планета-гигант или коричневый карлик, чья масса могла составлять от двух до пятидесяти масс Юпитера.
Для сравнения, объекты тяжелее 13 Юпитеров уже относят к коричневым карликам, в недрах которых могут идти ограниченные термоядерные реакции, но для статуса полноценной звезды требуется масса около 75 Юпитеров. Этот массивный пришелец, не будучи гравитационно связанным с Солнцем, своим мощным полем мог изменить движение планет-гигантов.
Чтобы проверить эту идею, исследователи провели колоссальную работу, запустив 50 тысяч компьютерных симуляций. Каждая из них моделировала 20 миллионов лет эволюции Солнечной системы после гипотетического пролета такого объекта. В подавляющем большинстве виртуальных экспериментов вмешательство странника приводило к катастрофическим последствиям: гравитационное возмущение оказывалось слишком сильным, и планетная система разрушалась.
Однако примерно в одном из ста сценариев результат моделирования в точности совпадал с той архитектурой орбит, которую мы наблюдаем сегодня.
Наиболее успешный сценарий показал, что чужеродная планета массой примерно в восемь раз больше Юпитера прошла на расстоянии около 1,7 астрономической единицы от Солнца — это чуть дальше нынешней орбиты Марса.
Ключевым фактором оказалось то, что сближение было медленным: объект двигался со скоростью всего 1–3 км/с. Такое неспешное прохождение позволило его гравитации «аккуратно» перестроить орбиты внешних планет, придав им легкую асимметрию, но при этом почти не затронуть внутренние планеты. Земля и ее соседи пережили этот эпизод без серьезных последствий, сохранив свои стабильные траектории.
Вероятность такого события, по мнению ученых, достаточно высока. Современные представления говорят о том, что Солнце родилось не в изоляции, а в составе рассеянного звездного скопления, где соседние звезды и их системы находились гораздо ближе друг к другу. В таких условиях сближение с «инородными телами» могло происходить примерно каждые 100 миллионов лет.
Таким образом, одно-единственное прохождение массивного странника могло определить судьбу и внешний вид нашей системы на миллиарды лет вперед, оставив след, который мы наблюдаем до сих пор в наклоне орбит планет-гигантов.