Анализ данных миссии Gaia позволил астрономам по-новому взглянуть на динамическую историю Солнечной системы и выявить возможное влияние древнего сближения с другой звездой на распределение долгопериодических комет. Исследование, представленное планетологами Натаном Кейбом из Института планетных наук и Шоном Рэймондом из Университета Бордо, указывает на то, что прохождение звезды могло существенно изменить орбиты объектов облака Оорта и запустить волну комет, часть которой может наблюдаться и сегодня.
По данным исследования, около 2,5 миллиона лет назад Солнце и звезда HD 7977 прошли на относительно близком расстоянии друг от друга. Точные параметры этого сближения остаются неопределёнными, однако данные Gaia указывают на расстояние порядка 4 000–25 000 астрономических единиц. В то же время анализ орбит долгопериодических комет позволяет предположить, что реальное сближение могло быть ещё более тесным — примерно 6 000–10 000 астрономических единиц. Такое гравитационное воздействие могло вызвать мощное возмущение в облаке Оорта и направить множество ледяных тел во внутреннюю область Солнечной системы.
Миссия Gaia, разработанная Европейским космическим агентством, измеряет точные положения, движения и характеристики миллиардов звёзд относительно удалённых квазаров и галактик. Благодаря сочетанию спектроскопических данных и высокоточных астрометрических наблюдений она позволила реконструировать трёхмерные движения значительной части объектов Млечного Пути, включая звезду HD 7977. Это, в свою очередь, дало возможность восстановить вероятную историю гравитационных взаимодействий Солнечной системы с соседними звёздами.
В обычных условиях основным фактором, влияющим на орбиты ледяных тел на окраинах Солнечной системы, является гравитация диска Млечного Пути. Она постепенно перераспределяет объекты первичного протопланетного диска, формируя сферическое облако, известное как облако Оорта. Именно из него, как предполагается, поступают новые долгопериодические кометы, впервые входящие во внутреннюю часть Солнечной системы.
Однако если сближение с HD 7977 происходило на расстоянии, предложенном в работе Кейба и Рэймонда, то гравитационное влияние этой звезды в течение короткого времени могло превосходить влияние галактического диска. В таком случае в распределении орбит комет должны отсутствовать характерные «галактические» признаки, что и было обнаружено исследователями при анализе орбит новых долгопериодических комет.
По словам Натана Кейба, распределение орбит указывает на то, что Солнечная система может находиться в фазе повышенной кометной активности, связанной с прошедшим звёздным сближением, а не с обычным галактическим воздействием. Это может означать, что наблюдаемая сегодня кометная популяция частично является «эхом» древнего звёздного прохода, последствия которого продолжают проявляться спустя миллионы лет.
Для проверки гипотезы исследователи провели численные моделирования орбит комет при различных сценариях сближения звезды HD 7977 с Солнцем. Полученные результаты сравнивались с орбитами 112 долгопериодических комет, наблюдавшихся с 1989 года. Совпадение распределений для новых комет первого прохождения через внутреннюю часть Солнечной системы оказалось ближе к сценарию звёздного сближения, тогда как кометы повторных прохождений лучше согласуются с влиянием гравитационного поля Млечного Пути.
При этом исследователи отмечают, что модель не является полностью согласованной с наблюдениями. В частности, распределение размеров орбит комет не полностью соответствует расчётным значениям, что может указывать либо на неполноту используемых моделей, либо на дополнительные физические факторы, не учтённые в симуляциях. Среди таких факторов могут быть негравитационные воздействия, включая реактивные силы от испарения вещества комет и давление солнечного излучения.
Авторы подчёркивают, что проверка гипотезы станет возможной в ближайшие годы благодаря новым данным миссии Gaia, которые позволят уточнить траекторию звезды HD 7977. Дополнительные наблюдения также ожидаются в рамках обзора неба обсерватории имени Веры Рубин, который должен значительно расширить выборку известных комет и повысить точность статистических моделей их орбит.
Таким образом, будущие наблюдения могут либо подтвердить, либо опровергнуть гипотезу о том, что древний звёздный пролёт до сих пор оказывает влияние на динамику долгопериодических комет в Солнечной системе.
Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.