Согласно недавнему исследованию, необычные орбиты некоторых транснептуновых объектов у границ Солнечной системы могут объясняться объединенным гравитационным влиянием других небольших транснептуновых тел, а не гипотетической девятой планеты, поиски которой пока не дали положительных результатов.
Альтернативная гипотеза так называемой «девятой планеты» была выдвинута исследователями из Кембриджского университета (University of Cambridge) и Американского университета Бейрута (American University of Beirut). Она постулирует существование диска из небольших ледяных тел общей массой в десять масс Земли.
В рамках упрощённой модели Солнечной системы гравитационные силы такого гипотетического диска могли бы объяснять необычные параметры орбит некоторых тел у внешних её границ.
Эта гипотеза, опубликованная в журнале Astronomical Journal, далеко не первая, согласно которой гравитационное влияние массивного диска из небольших объектов позволяет сбросить со счетов девятую планету. Однако именно данное исследование хорошо объясняет отдельные особенности наблюдаемых орбит, при этом учитывая массы и силу притяжения известных восьми больших планет Солнечной системы.
За орбитой Нептуна находится Пояс Койпера, состоящий из небольших тел, оставшихся от периода формирования Солнечной системы. Нептун и другие планеты-гиганты оказывают гравитационное влияние на объекты в Поясе Койпера и за его пределами, которые носят общее название транснепутновых. Эти небольшие тела кружат вокруг Солнца по орбитам, близким к круговым, но с разными углами наклона к плоскости эклиптики (наклонением).
Впрочем, были найдены и несколько десятков «отщепенцев»: с 2003 года обнаружено около 30 транснептуновых объектов, обращающихся вокруг Солнца по высокоэллиптическим (сильно вытянутым) орбитам. Эти тела отличает от других транснептуновых «собратьев» почти одинаковая пространственная ориентация их орбит.
Такая «скученность» тел не может объясняться исключительно влиянием со стороны восьми больших планет, что натолкнуло некоторых астрономов на мысль, что такие необычные орбиты могут испытывать влияние пока не подтверждённой девятой планеты.
Согласно гипотезе девятой планеты, необычные орбиты вышеупомянутых транснептуновых тел должны объясняться наличием планеты, чья масса равна примерно 10 массам Земли. Эта планета должна была бы, словно пастух стадо, «сгонять» орбиты данных транснептуновых объектов своим притяжением.
«Гипотеза девятой планеты будоражит воображение, однако, если она и существует, то пока ей удаётся избегать обнаружения, — говорит соавтор данного исследования Антраник Сефилиан (Antranik Sefilian), аспирант факультета прикладной математики и теоретической физики Кембриджского университета. — Мы хотели узнать, нет ли более прозаического объяснения столь необычным орбитам некоторых транснептуновых тел. Мы подумали: зачем усложнять ситуацию, ломая голову над образованием и необычной орбитой девятой планеты? Можно ведь просто ввести силу притяжения малых объектов, которые составляют некий диск за орбитой Нептуна и прикинуть, что у нас получится».
Профессор Ихад Тоума (Jihad Touma) из Американского университета Бейрута и Сефилиан смоделировали полную пространственную динамику транснептуновых объектов, которая включает в себя комбинированное воздействие планет-гигантов и массивного вытянутого диска, находящегося за орбитой Нептуна.
Их расчёты показали, что данная модель способна объяснить непонятные «скученные» орбиты некоторых транснептуновых объектов. Исследователи смогли рассчитать нижний и верхний пределы масс диска, его вытянутость (эксцентриситет) и постепенное изменение его ориентации в пространстве (прецессия). Все эти параметры хорошо согласуются с поведением обособленных транснептуновых объектов.
«Если убрать девятую планету из модели, а вместо неё допустить существование множества мелких объектов, «разбросанных» на большой площади, их совместные силы притяжения с тем же успехом объясняют вытянутые орбиты, которые мы наблюдаем у некоторых транснептуновых тел», — объясняет Сефилиан.
Первоначальные оценки полной массы объектов за пределами орбиты Нептуна дали лишь примерно одну десятую массы Земли. Однако, чтобы объяснить наблюдаемые орбиты транснептуновых объектов и исключить девятую планету, модели Сефилиана и Тоумы требуется, чтобы суммарная масса всего Пояса Койпера составляла до десяти масс Земли.
«При наблюдении планетных систем других звёзд, часто изучается диск, окружающий звезду, и на основании этих данных делаются допущения относительно свойств планет данной системы, — рассказывает Сефилиан. — Но проблема в том, что, если наблюдать диск изнутри самой системы, то почти невозможно охватить его целиком. Хотя у нас нет прямых данных наблюдений диска, у нас нет таких данных и для девятой планеты, поэтому представляется правильным искать другие возможные объяснения.
Как бы то ни было, интересно отметить, что как наблюдения структур, аналогичных Поясу Койпера, в планетных системах других звёзд, так и анализ различных моделей формирования планет дают огромное количество обломков, оставшихся от эпохи образования планетной системы.
Не исключено также, что справедливы обе гипотезы: возможно, существует как массивный диск, так и девятая планета. С открытием каждого нового транснептунового объекта мы получаем новые данные, которые могут помочь объяснить столь необычное поведение этих тел».
Источник: spacedaily.com
Перевод: Dmitry Blackfield