Ученые, моделирующие сценарии формирования планетных систем, заявляют, что существует 40%-ная вероятность существования гипотетической «Планеты Девять», которая, как многие полагают, скрывается на окраинах орбиты Солнца.
Исследование, проведенное специалистами Университета Райса, также показало, что большинство таких планет в итоге не удерживаются гравитацией своей звезды, а полностью выбрасываются с ее орбиты и проводят остаток жизни, блуждая по галактике как «планеты-сироты».
«Наши симуляции показывают, что если ранняя Солнечная система пережила две специфические фазы нестабильности — рост Урана и Нептуна, а затем рассеяние среди газовых гигантов — то с вероятностью до 40% объект, подобный Планете Девять, мог быть захвачен в этот период», — заявил Андре Изидоро, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах в Университете Райса и ведущий автор исследования.
Большинство моделей формирования планетных систем ограничивают орбиты планет в их финальной версии определенным диапазоном. Однако несколько необъяснимых гравитационных аномалий в нашей Солнечной системе указывают на возможное существование неоткрытой девятой планеты, вращающейся далеко за пределами этого диапазона. Сторонники ее существования называют ее «Планетой Девять», и этот теоретический объект относится к более широкой группе планет с широкими орбитами, которые считаются редкими в космических масштабах.
В новом исследовании команда Университета Райса смоделировала несколько различных сценариев, которые могли привести к формированию планеты далеко за пределами протопланетного диска. В той же работе были рассмотрены и другие сценарии, в которых такие планеты полностью выбрасываются из системы.
Согласно заявлению, посвященному результатам исследования, ученые провели тысячи компьютерных симуляций различных многопланетных систем, «погруженных в реалистичные условия звездных скоплений». Чтобы повысить точность моделей, команда опробовала несколько альтернативных вариантов, включая системы с газовыми и ледяными гигантами (как в нашей Солнечной системе), а также двойные системы с планетами, вращающимися вокруг двух звезд — подобные Татуину, вымышленной родной планете Люка Скайуокера из «Звездных войн».
Сравнив тысячи моделей, команда обнаружила повторяющуюся закономерность. Когда формирующаяся звездная система переживала определенные внутренние нестабильности, планеты, образовавшиеся в диске, могли быть вытолкнуты на экстремальные расстояния. В некоторых случаях, как в сценарии с гипотетической Планетой Девять, гравитационное влияние соседних звезд в смоделированном скоплении помогало стабилизировать выброшенную планету на орбите между 100 и 10 000 астрономических единиц (А.Е). Это расстояние особенно важно, поскольку аномальные данные о далеких транснептуновых объектах (ТНО) указывают на возможную орбиту Планеты Девять в диапазоне от 250 до 1000 А.Е.
«Когда гравитационные толчки происходят в нужный момент, орбита планеты отделяется от внутренней планетной системы», — объяснил соавтор исследования Натан Каиб, старший научный сотрудник и специалист по образованию и коммуникациям в Институте планетологии. «Так образуется планета с широкой орбитой, которая, по сути, остается «замороженной» после рассеивания скопления».
«Когда газовые гиганты сталкиваются друг с другом под действием гравитации, некоторые из них отбрасываются далеко от своей звезды. Если время и окружающая среда складываются удачно, эти планеты не выбрасываются полностью, а остаются на чрезвычайно широких орбитах», — добавил Андре Изидоро.
Выброшенные планеты чаще становятся «сиротами»
Хотя исследование поддерживает сторонников теории о Планете Девять, оно также показало, что большинство планет, выброшенных во время формирования звездной системы, преодолевают гравитационное притяжение своей звезды. Эти труднообнаруживаемые объекты в итоге становятся планетами-сиротами, блуждающими по космосу.
«Не каждая разбросанная планета имеет достаточно удачи, чтобы оказаться в ловушке», — пояснил Кайб. «Большинство из них в конечном итоге выбрасываются в межзвездное пространство».
Тем не менее, исследователь из Университета Райса отметил, что понимание того, какой процент этих планет в итоге оказывается на орбите, а сколько становится «изгоями», «дает нам связь между планетами, которые мы наблюдаем на широких орбитах, и теми, что блуждают в одиночестве по галактике». Этот параметр, известный как «эффективность захвата», позволяет ученым оценить вероятность наличия собственной «Планеты 9» в каждом типе смоделированных планетных систем.
Неожиданно команда обнаружила, что у систем, подобных нашей, вероятность захвата колеблется между 5 и 10%. Как уже отмечалось, они также выяснили, что когда такие системы переживают определенные нестабильности в процессе формирования, эти шансы могут увеличиваться до 40%. В других типах систем частота появления планет на широких орбитах была значительно ниже, включая менее эффективные системы, такие как те, где присутствуют только ледяные гиганты или циркумбинарные планеты.
«Мы ожидаем примерно одну планету на широкой орбите на каждую тысячу звезд», — сказал Изидоро. «Это может показаться малым показателем, но с учетом миллиардов звезд в галактике цифра становится значительной».
Читайте все последние новости астрономии на New-Science.ru