Крошечные далекие планеты

Денвер, Колорадо

Сотни миров размером с Луну могут вращаться вокруг Солнца далеко за пределами Нептуна, создавая геометрию внешней Солнечной системы. До сих пор астрономы заметили лишь горстку этих объектов, но если их больше, это может объяснить, почему другие отдаленные объекты движутся именно таким образом.

Карликовая планета Седна скрывается во внешней Солнечной системе

Доказательство большого количества этих миров может ослабнуть в случае нахождения Планеты Девять – невидимой планеты, большей, чем Земля, которая предположительно находится за пределами Нептуна. Их коллективное гравитационное влияние затягивало бы некоторые планетные объекты на орбиты, которые удалялись бы от внутренней Солнечной системы.

«Маленькие объекты вызывают это отклонение, а не невидимая Девятая Планета», – говорит Джейкоб Флейсиг, студент Университета Колорадо Боулдер. Он представил работу 4 июня на встрече Американского астрономического общества в Денвере.

Флейсиг и Энн-Мари Мэдиган, астрофизик этого же университета, были вдохновлены недавними открытиями дальних объектов Солнечной системы. К ним относятся мир, известный как Седна, который никогда не приближается к Солнцу ближе, чем на примерно в 76 раз больше расстояния Земли-Солнца. (Нептун, самая дальняя из планет, примерно в 30 раз превышает расстояние Земля-Солнце).

Планетарные изгои

Седна и другие сверхдальние объекты озадачивают. Считается, что они сформировались ближе к Солнцу, наряду с планетами, астероидами и другими объектами, которые образовались из первичного вращающегося диска газа и пыли. Какой-то неизвестный фактор позже вытолкнул некоторые из этих объектов на экстремально дальние орбиты.

В 2016 году Майкл Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене предположили существование Планеты Девять, которая никогда не приближалась к Солнцу ближе, чем на расстояние в 200 раз превышающее расстояние от расстояния от Земли до Солнца. Они сказали, что сила тяжести Планеты Девять могла оттолкнуть орбиты объектов, таких как Седна.

Но Флейзиг и Мэдиган говорят, что им не нужно ссылаться на существование Планеты Девять. На суперкомпьютере они провели моделирование того, как тела могут взаимодействовать во внешней Солнечной системе далеко за пределами Плутона, в ледяной области, известной как пояс Койпера. Они обнаружили, что ряд миров размером с Луну может делать многие из того, что приписывается Планете Девять.

В течение миллионов лет совместная гравитация этих маленьких миров подталкивала орбиты отдаленных объектов. Миры будут толкать друг друга, как бамперы машин, и иногда из-за этого объект перемещается на очень отдаленную орбиту. Их моделирование предполагает, что более массивные объекты будут выброшены на самые отдаленные орбиты – также, как предполагают и некоторые наблюдения.

Самые дальние орбиты

Работа выглядит «очень круто» и «действительно многообещающе», и объясняет, как дальние миры попали на свои орбиты, говорит Саманта Лоулер, астроном из Института астрофизики им. Н.Р. Херцберга в Виктории, Канада. «Она также может объяснить несколько других загадок внешней Солнечной системы», – говорит Мэдиган, – например, объект, о котором сообщалось в прошлом месяце, названный 2015 BP519, который движется вокруг Солнца под крутым углом относительно плоскости планет. Ранние моделирования предполагали, что гравитационные взаимодействия также могут сделать орбиты неустойчивыми, угловатыми.

Сторонники Планеты Девять легко не сдаются. Батыгин говорит, что его расчеты не показывают, как гравитационное притяжение отдаленных миров повлияет на орбиты других тел. «Если бы другая модель могла объяснить аномальную структуру далекого пояса Койпера, не привлекая Планету Девять, это было бы очень интересно», – говорит он. «К сожалению, я не думаю, что это именно та модель».

Ученые продолжают выявлять новые объекты, которые могли бы помочь ответить на вопросы об эволюции внешней Солнечной системы. Исследование Outer Solar Origins Survey, в рамках международного сотрудничества, которое завершилось в декабре прошлого года, обнаружило более 840 ледяных миров, вращающихся далеко за пределами Нептуна. Тридцать из них находятся на сверхдальних орбитах.

Nature