|
Подтверждение существования Девятой планеты
|
|
|
|
На холодных, темных окраинах планетных систем, далеко за пределами досягаемости известных планет, таинственные газовые гиганты и планетарные массы бесшумно вращаются вокруг своих звезд — иногда за тысячи астрономических единиц от нас. В течение многих лет ученые ломали голову над тем, как могли образоваться эти планеты с "широкими орбитами", включая неуловимую Девятую планету, которая, как предполагалось, находится в нашей Солнечной системе. Теперь команда астрономов, возможно, наконец-то нашла ответ.
|
|
|
|
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, исследователи из Университета Райса и Института планетологии использовали сложное моделирование, чтобы показать, что планеты с широкими орбитами - это не аномалии, а скорее естественные побочные продукты хаотической ранней фазы развития планетной системы. Эта фаза наступает, когда звезды все еще плотно упакованы в своих родившихся скоплениях, а планеты борются за пространство в турбулентных, перенаселенных системах.
|
|
|
|
"По сути, мы наблюдаем за игрой в пинбол в космической аркаде", - сказал Андре Изидоро, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетологии в университете Райс и ведущий автор исследования. "Когда планеты-гиганты рассеивают друг друга в результате гравитационного взаимодействия, некоторые из них отбрасываются далеко от своей звезды. Если время и окружающая среда выбраны правильно, эти планеты не выбрасываются, а скорее оказываются запертыми на чрезвычайно широких орбитах".
|
|
|
|
|
|
|
Для исследования команда провела тысячи симуляций с участием различных планетных систем, включенных в реалистичные звездные скопления. Они смоделировали различные условия, от систем, подобных нашей Солнечной системе, состоящей из газовых и ледяных гигантов, до более экзотических систем, в том числе с двумя солнцами. То, что они обнаружили, было повторяющейся закономерностью: планеты часто выводились на широкие эксцентричные орбиты из-за внутренней нестабильности, а затем стабилизировались под действием гравитационного воздействия близлежащих звезд в скоплении.
|
|
|
|
"Когда эти гравитационные толчки происходят в нужный момент, орбита планеты отделяется от внутренней планетной системы", - сказал соавтор исследования Натан Кайб, старший научный сотрудник и специалист по образованию и коммуникациям в Институте планетарных наук. "Это создает планету с широкой орбитой, которая, по сути, застывает на месте после того, как скопление рассеивается".
|
|
|
|
Исследователи определяют планеты с широкой орбитой как имеющие большие полуоси в диапазоне от 100 до 10 000 астрономических единиц, что делает их далеко недоступными для большинства традиционных планетарных дисков.
|
|
|
|
Полученные данные могут помочь объяснить давнюю загадку Девятой планеты, гипотетической планеты, которая, как полагают, вращается вокруг нашего Солнца на расстоянии от 250 до 1000 астрономических единиц. Хотя она никогда не наблюдалась непосредственно, странные орбиты нескольких транснептуновых объектов указывают на ее присутствие.
|
|
|
|
"Наше моделирование показывает, что если ранняя Солнечная система претерпела две специфические фазы нестабильности — рост Урана и Нептуна и последующее рассеяние среди газовых гигантов, — то вероятность того, что объект, подобный Девятой планете, мог попасть в ловушку за это время, составляет до 40%", - сказал Изидоро.
|
|
|
|
Интересно, что исследование также связывает планеты с широкими орбитами с растущей популяцией свободно плавающих, или "изгоев", планет -миров, полностью выброшенных из своих систем.
|
|
|
|
"Не каждой рассеянной планете повезло попасть в ловушку", - сказал Каиб. "Большинство из них в конечном итоге оказываются выброшенными в межзвездное пространство. Но скорость, с которой они попадают в ловушку, позволяет нам установить связь между планетами, которые мы видим на широких орбитах, и теми, которые мы находим одиноко блуждающими по галактике".
|
|
|
|
Концепция "эффективности захвата" — вероятности того, что рассеянная планета останется привязанной к своей звезде — является центральной в исследовании. Исследователи обнаружили, что системы, подобные Солнечной системе, особенно эффективны при вероятности захвата от 5% до 10%. Другие системы, например, состоящие только из ледяных гигантов или околоземных планет, имели гораздо меньшую эффективность.
|
|
|
|
"Мы ожидаем, что на каждую тысячу звезд приходится примерно одна планета с широкой орбитой", - сказал Изидоро. "Это может показаться незначительным, но для миллиардов звезд в галактике это имеет значение".
|
|
|
|
Более того, исследование выявило новые многообещающие цели для охотников за экзопланетами. Это говорит о том, что планеты с широкими орбитами, скорее всего, будут найдены вокруг звезд с высокой металличностью, у которых уже есть газовые гиганты, что делает эти системы главными кандидатами для проведения глубоких исследований.
|
|
|
|
Исследователи также отметили, что если Девятая планета существует, то она может быть обнаружена вскоре после того, как обсерватория Веры К. Рубин заработает в полную силу. Ожидается, что благодаря своей беспрецедентной способности глубоко и детально изучать небо обсерватория значительно продвинет поиск удаленных объектов Солнечной системы, повысив вероятность либо обнаружения Девятой планеты, либо предоставления доказательств, необходимых для исключения ее существования.
|
|
|
|
"По мере того, как мы улучшаем наше понимание того, где и что искать, мы не просто увеличиваем шансы найти Девятую планету — мы открываем новое окно в архитектуру и эволюцию планетных систем по всей галактике", - сказал Изидоро.
|
|
|
|
Источник
|
