Тайна Солнечной системы: что вызывает аномалии в орбитах транснептуновых объектов

Где-то на дальних границах Солнечной системы, за орбитой Нептуна, происходит что-то странное. Несколько малых космических тел демонстрируют поведение, не свойственное остальным объектам нашей системы, и ученые не могут понять причины наблюдаемому явлению. Согласно наиболее популярной гипотезе, статистическую аномалию в распределении орбит обособленных транснептуновых объектов (ТНО) может объяснить «Девятая планета», планетарный объект, который ищут ученые со всего мира. Однако одна группа физиков выступает с другим, более логичным, по их мнению, объяснением наблюдаемых эффектов.

Вместо одного большого объекта, причиной наблюдаемых орбитальных искажений может являться объединенная гравитация группы малых транснептуновых объектов и объектов пояса Койпера, считают астрофизики Антраник Сефилян из Кембриджского университета (Великобритания) и Джихад Тоума из Американского университета в Бейруте (Ливан). Препринт статьи, описывающей их выводы, опубликован на сайте электронной библиотеки arXiv.org и готовится к публикации в журнале Astronomical Journal.

Если данная гипотеза кажется вам знакомой, так это потому, что Сефилян и Тоума – не первые, которые с ней выступил. Однако проведенные этой парой астрофизиков математические расчеты впервые объясняют существование странных особенностей в орбитах транснептуновых объектов и принимают во внимание наличие оставшихся восьми планет Солнечной системы.

Впервые предположение о том, что в Солнечной системе может находиться еще одна большая планета, которую прозвали «девятой», была выдвинуто в 2016 году. Изучая особенности поведения одной из карликовых планет пояса Койпера, астрономы также обнаружили у некоторых транснептуновых объектов странную орбитальную аномалию – они оказались «оторваны» от гравитационного влияния газовых гигантов Солнечной системы и имели странный наклон орбиты, отличающий их от других объектов пояса Койпера. Кроме того, было отмечено, что шесть этих объектов оказались сгруппированы таким образом, что на простое совпадение это не тянуло. Возникла идея, что их кто-то «подтолкнул» или «притянул» в одно и то же направление. Согласно компьютерным моделям, это могла сделать некая гигантская никогда ранее невиданная планета.

Ученые до сих пор не могут ее найти. В целом, это вполне объяснимо. Согласно тому же предположению, орбита этой планеты очень вытянута и может пролегать очень далеко от Солнца. Довольно трудно искать объект в полной темноте, особенно, если не знаешь, где именно его стоит искать. В то же время такая неуловимость заставляет ученых обращаться к альтернативным гипотезам, исключающим существование «Девятой планеты», но в то же время пытающимся объяснить странное поведение некоторых мелких космических тел на дальних рубежах нашей Солнечной системы.

«Гипотеза о «Девятой планете», безусловно, очень интересная. Даже если эта планета существует, видимо, она очень активно «избегает» своего обнаружения», — комментирует Сефилян, добавляя, что команде хотелось бы поискать менее пафосное объяснение странному поведению некоторых ТНО.

«Мы подумали, почему бы вместо поиска девятой планеты, а затем попыток объяснить ее появление и необычную орбиту, не рассмотреть возможность влияния гравитации более компактных объектов, образующих пояс за орбитой Нептуна, а затем посмотреть, куда это нас все приведет».

Ученые создали компьютерную модель отдельных ТНО, включили в нее все планеты Солнечной системы с учетом их гравитации, а также учли наличие огромного диска пояса Койпера, состоящего из малых тел, оставшихся после формирования Солнечной системы. Внеся в модель данные о массе, эксцентриситете (показатель отклонения объектов) и ориентации диска, исследователи смогли воссоздать кластерные петлевые орбиты объектов, выделяющихся в реальности на фоне остальных ТНО.

«Если убрать из модели «Девятую планету» и вместо нее допустить наличие множества мелких тел, разбросанных по широкой области, то коллективная сила притяжения этих объектов вполне способна объяснить эксцентричность орбит, которую мы наблюдаем у некоторых транснептуновых объектов», — объясняет Сефилян.

Модель Сефилян и Тоума решает вопрос, с которым столкнулась группа исследователей из Колорадского университета в Боулдере, в прошлом году также выступившая с гипотезой о коллективной гравитации. В их расчетах также отражался эффект гравитационного воздействия на некоторые транснептуновые объекты, однако тогда ученые не смогли объяснить, почему орбиты этих объектов имеют одинаковых наклон.

И все же, у обеих моделей есть недостаток. Для воспроизведения в них наблюдаемого эффекта аномалии орбит некоторых ТНО масса пояса Койпера должна составлять как минимум несколько земных масс. Согласно же наиболее свежим расчетам, масса пояса Койпера составляет всего от 4 до 10 процентов земной.

В то же время, согласно моделям формирования Солнечной системы, масса пояса Койпера должна быть существенно выше. По мнению Сефилян, объяснить разницу можно тем, что вычислить точную массу пояса невозможно из-за нашего расположения, которое не позволяет увидеть его целиком. Вполне возможно, считает ученый, пояс Койпера содержит гораздо больше объектов, просто увидеть мы их не в состоянии.

«У нас нет общей картины пояса, мы также не видим прямых доказательств наличия «Девятой планеты», поэтому рассматриваем альтернативные варианты. Нельзя также исключать вероятность того, что оба варианта могут быть верны – сам пояс Койпера гораздо больше, чем нам представляется сейчас, а «Девятая планета» на самом деле существует. С каждым открытием нового транснептунового объекта, обладающего странными особенностями, мы получаем все больше информации, которая в конечном итоге поможет нам найти объяснение их поведения», — подытоживает Сефилян.

Источник