4 миллиарда лет назад Солнце участвовало в абордаже
Американские астрономы Скотт Кенион и Бенджамин Бромли значительно усилили позиции гипотезы, в соответствии с которой периферия нашей планетной системы сформировалась под влиянием молодой звезды, прошедшей неподалеку от Солнца более четырех миллиардов лет тому назад. Построенная ими математическая модель подтверждает, что в ходе подобного сближения наше светило вполне могло захватить и удержать своим тяготением множество твердых тел из окружения этой звезды. Этот обмен был двусторонним, поскольку звезда-соседка в свою очередь пленила часть околосолнечного вещества. Подобные предположения высказывались и ранее, однако теперь их удалось обосновать намного убедительней.
Работа Кениона и Бромли выросла из попыток объяснить параметры орбиты крупного планетоида Седны, который был открыт в 2003 году. Это небесное тело (другое название - 2003 VB12) по размеру лишь немногим уступает Плутону - его радиус (точно еще не определенный) скорее всего составляет порядка 500-800 километров. Седна движется по чрезвычайно вытянутому эллипсу, совершая один оборот вокруг Солнца за десять с половиной тысяч лет. В перигелии она подходит к Солнцу приблизительно на 70 а.е. (астрономических единиц), а в афелии уходит от него более чем на 500 а.е. (астрономическая единица равна среднему радиусу земной орбиты, 150 миллионов километров). Эксцентриситет орбиты Седны превышает 0,8 - это неизмеримо больше, чем у Меркурия (0,21) и Плутона (0,25).
Почему эти параметры нуждаются в специальной интерпретации? Согласно общепринятой теории планетогенеза, все планеты и крупные астероиды Солнечной системы возникли в результате столкновений и слияний планетезималей, относительно небольших твердых тел, поперечником от нескольких метров до нескольких километров. Такие тела образовались в процессе распада и конденсации дисковидного газопылевого облака, которое окружало юное Солнце. В те времена в околосолнечном пространстве еще сохранилось изрядное количество пыли и газа, так что планетезимали двигались в весьма разреженной газовой "атмосфере". Скорость формирования планет и их физические характеристики (состав, масса и размеры) в первую очередь зависели от их расположения относительно Солнца. В соответствии с расчетами тех же Кениона и Бромли, тела радиусом в несколько сотен километров вполне могли возникнуть и на расстоянии около 70 а.е. от Солнца, причем всего за 50-100 миллионов лет. Однако из этих вычислений следует, что околосолнечные пути-дороги таких планетоидов должны быть оказаться если не круговыми, то лишь умеренно эллиптическими, что к Седне никоим образом не относится. Это означает, что исключительную вытянутость седнианской траектории можно объяснить лишь тем, что уже сформировавшийся планетоид сошел со своей первоначальной орбиты под влиянием каких-то внешних факторов.
Орбиту Седны не могли трансформировать ни маленький Плутон, ни гигантский Нептун, поскольку они были слишком далеко (а о других уже известных членах солнечного семейства нечего и говорить). В принципе, это могло произойти благодаря гравитационным возмущениям со стороны достаточно массивной планеты, расположенной примерно на таком же расстоянии от Солнца, что и Седна. Однако такие планеты до сих пор не обнаружены, хотя ищут их весьма активно. К тому же для формирования столь крупного небесного тела на дальней периферии Солнечной системы потребовалось бы не менее миллиарда лет, что само по себе маловероятно. В общем, все мыслимые "внутрисистемные" причины экстремального растягивания орбиты Седны практически не работают.
Раз так, то почему бы не испробовать традиционный прием авторов античных трагедий - deus ex machina? Иначе говоря, нельзя ли объяснить деформацию орбиты планетоида чисто внешними факторами, игрой космических сил, действующих за пределами Солнечной системы? Именно это и проделали Кенион и Бромли. С помощью суперкомпьютера Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA в Пасадене они просчитали последствия прохождения молодого Солнца мимо юной звезды с такой же массой, окруженной, как и наше светило, свитой из планет, астероидов и остатков протопланетного вещества. Возраст Солнца в это время, по всей вероятности, не превышал 200 миллионов лет (сейчас он чуть больше 4,5 миллиардов). Это межзвездное объятие должно было оказаться весьма тесным, но все же не чрезмерным, иначе Нептун и прочие планеты не смогли бы сохранить свои почти круговые орбиты. Кенион и Бромли предполагают, что звезды приблизились друг к другу на 150-200 а.е., а затем снова разошлись, как в море корабли. Гравитационное взаимодействие двух светил должно было привести к значительным пертурбациям в периферийных зонах их планетных (точнее, в это время еще газопылепланетных) свит, отстоящих от материнских звезд на расстояния свыше 50 а.е. Эти возмущения усиливались из-за прямых столкновений между солнечными планетезималями и планетезималями звезды-соседки, что вело к их разрушению, разбрасыванию осколков в самых разных направлениях и обмену космическим веществом между чужой звездой и Солнцем. Результаты компьютерного моделирования различных этапов этого процесса представлены на рисунках.
Межзвездная встреча означенного типа вполне могла деформировать почти круговую орбиту Седны, преобразовав ее в сильно вытянутый эллипс. Хоть такой исход и не детерминирован, его вероятность достаточно велика - порядка 50%. С другой стороны, Седна могла первоначально обращаться вокруг проходящей звезды и затем покинуть ее ради солнечных объятий - вероятность этого события составляет 10%. Похожая судьба могла постигнуть от нескольких тысяч до нескольких миллионов спутников чужой звезды, которые тоже попали в плен к Солнцу. А так как протопланетные диски обоих светил вряд ли могли быть параллельными, орбиты хотя бы некоторых новоприобретенных спутников Солнца должны быть наклонены к центральной плоскости Солнечной системы под очень большими углами, превышающими 40 градусов. Кенион и Бромли полагают, что их гипотеза будет полностью доказана, когда будут обнаружены трансплутоновые планетоиды с подобными траекториями, поскольку внутри Солнечной системы им просто неоткуда появиться. Стоит отметить, что наклон орбиты Седны равен всего 12 градусам.
Откуда же взялась встречная звезда и где ее сейчас искать? На второй вопрос ответить затруднительно, на первый - несколько проще. В настоящее время в радиусе четырех световых лет от Солнца нет ни единой звезды, однако четыре с половиной миллиарда лет назад дела могли обстоять совсем иначе. Новые светила чаще всего зажигаются не поодиночке, а целыми группами (кластерами), насчитывающими сотни и даже тысячи звезд. Если наше Солнце имеет внутрикластерное происхождение, то в пору своей юности оно вполне могло повстречаться с такой же юной космической сестрицей.
Работа Кениона и Бромли попутно объясняет еще одну особенность строения Солнечной системы, которая до сих пор представлялась непонятной. Непосредственно за орбитой Нептуна лежит широкое кольцо, населенное множеством астероидов и кометных ядер. В середине прошлого века его существование независимо друг от друга предсказали ирландец Кеннет Эджворт (помимо астрономии он занимался и экономикой) и американский астроном голландского происхождения Жерар Койпер, так что сейчас его называют поясом Эджворта-Койпера. Внутренняя граница этого пояса проходит на расстоянии 30 а.е. от Солнца, внешняя - 50 а.е. Дальше околосолнечное пространство пустеет, причем практически сразу, без всякой переходной зоны. Это обстоятельство вызывает удивление, поскольку плотность протопланетного диска по мере удаления от Солнца должна была уменьшаться лишь постепенно. Однако из модели Кениона-Бромли следует, что взаимодействие со встречной звездой как раз и "обрезало" пояс Эджворта-Койпера с его внешней стороны. Это еще один аргумент в пользу новой теории.
Источник:
Scott J. Kenyon and Benjamin C. Bromley
Stellar encounters as the origin of distant Solar System objects in highly eccentric orbits
Nature 432, 598 - 602 (02 December 2004)
Обсудить
Статьи по теме
4 миллиарда лет назад Солнце участвовало в абордаже
Периферия нашей планетной системы сформировалась под влиянием молодой звезды, прошедшей неподалеку от Солнца более четырех миллиардов лет тому назад. Компьютерная модель подтверждает, что в ходе подобного сближения наше светило вполне могло захватить и удержать своим тяготением множество твердых тел из окружения этой звезды.
У Земли обнаружен орбитальный компаньон - квазиспутник
Новооткрытый астероид облетает Солнце по орбите, близкой к земной, время от времени становясь чуть ли не еще одной луной нашей планеты. Астрономы называют подобные объекты квазиспутниками, компаньонами или временными лунами.
Рядом с Землей роятся тысячи темных пришельцев-убийц
Согласно выкладкам некоторых астрономов, наша Солнечная система может быть заполнена множеством почти невидимых комет, которые значительно увеличивают риск катастрофических соударений крупных небесных тел с Землей. Эти объекты пока еще никогда не наблюдались воочию, однако ученые уверены, что только наличие этих темных комет в наших космических окрестностях может дать объяснение давним астрономическим загадкам.
Астероид Тутатис подкрался к Земле
Астероид Тутатис - частый гость в окрестностях нашей планеты. Однако в эту среду он сближается с Землей до 1,5 млн км. То есть мы имеем возможность видеть своими глазами самое критичное сближение Земли с астероидом сопоставимого размера за всю историю астрономических наблюдений. Нужно отметить, что Тутатис представляет собой довольно крупный "космический камушек". Астероид примерно такого же размера, как теперь считают, 65 млн лет назад погубил динозавров.
Найдена новая земная "квазилуна"
Земля имеет только один общепризнанный естественный спутник - Луну, однако за последние годы астрономы нашли несколько так называемых "квазилун" - астероидов-"компаньонов", орбиты которых согласуют свое движение с движением Земли по ее орбите вокруг Солнца. Некоторые из них даже способны время от времени становиться "почти настоящими" спутниками нашей планеты, накручивая вокруг нее широкие спирали. В настоящее время такой квазилуной служит астероид, обозначенный как 2003 YN107.
Обнаружена загадочная сила, подталкивающая астероиды к Земле
Ученые из США и Чешской республики впервые сумели зарегистрировать еле заметную, но теоретически очень важную силу негравитационного происхождения, действующую на все небесные тела в Солнечной системе. Для этого пришлось с помощью гигантского космического радара в течение многих лет производить чрезвычайно тонкие измерения орбитального пути одного из околоземных астероидов.
Перед исследованием кометы космический зонд тренируется на астероиде
Космический аппарат Stardust, запущенный НАСА в феврале 1999 года для исследования кометы Вилд-2, воспользуется пролетом мимо малого астероида 2 ноября для того, чтобы проверить работоспособность своих датчиков. Подвернувшийся астероид носит имя Анны Франк.
Капсула с солнечным веществом врезалась в землю
NASA сообщило о неудачном завершении уникального, пока что единственного в своем роде эксперимента, направленного на сбор образцов солнечного вещества, рассеянного в космическом пространстве. Они находились в спускаемой капсуле автоматического зонда Genesis, которая 8 сентября упала на территории военного полигона в американском штате Юта.
Межзвездный шпионаж: в то время как мы смотрим на Марс, кто-то может смотреть на нас
Роботы-эмиссары, отправленные к нам из других миров, издавна могут контролировать нашу планету, наблюдая медленное развитие жизни и сообщая все подробности своим инопланетным хозяевам. Такой сценарий часто появлялся в литературе, посвященной проблемам внеземных цивилизаций, и теперь Ален Тоф из Университета Торонто постарался изучить эту идею достаточно серьезно для того, чтобы начать осмысленный поиск этих инопланетных "жучков". Мы могли бы уже найти их останки, если бы точно знали, где искать.
Тень на сатурновый плетень
Этот впечатляющий вид колец Сатурна, на которые наползает тень от самой кольценосной планеты-гиганта, демонстрирует вариации яркости, соответствующие разности концентрации орбитальных частиц, из которых и состоят эти кольца.
Снимки в УФ-лучах открывают тайну происхождения колец Сатурна
Лучшие из всех когда-либо полученных землянами фотографий колец Сатурна в ультрафиолетовых лучах показывают, что во внешней части этого величественного образования содержится гораздо больше льда, чем считалось ранее. Этот факт позволяет сделать самые далекоидущие выводы и высказать некоторые предположения о происхождении этого редкого феномена Солнечной системы.
На Титане обнаружены таинственные письмена и кучевые облака
Фотографии Титана, полученные международной автоматической межпланетной станцией "Кассини", перевернули многие предположения земных ученых, касающиеся процессов, происходящих на этом гигантском спутнике Сатурна. В случае Титана можно говорить о геологической активности, как и на Земле. Атмосфера и грунт этого спутника во многом напоминают нашу планету и могут содержать "стандартные строительные блоки" для жизни.
"Кассини-Гюйгенс" пролетел сквозь кольца Сатурна
После семилетнего полета через всю Солнечную систему космический корабль "Кассини-Гюйгенс" успешно вышел на орбиту вокруг Сатурна. Сложности и рискованности этой операции прибавило то, что земной аппарат должен был пролететь между двумя внешними кольцами Сатурна - F и G. Теперь этот орбитальный аппарат готов начать свое четырехлетнее путешествие по окрестностям кольценосного гиганта, сближаясь время от времени с его многочисленными лунами.
"Инь и ян" Япета и Сатурна
"Кассини" сделал свою первую фотографию Япета - третьего по величине спутника Сатурна. Поверхность Япета обладает необычным свойством - одно его полушарие гораздо светлее другого. Пока неизвестно, почему полушария Япета так сильно отличаются.
Снимки Фебы позволили разгадать тайну ее происхождения
Внешняя луна Сатурна Феба была сфотографирована автоматической космической станцией "Кассини" в пятницу вечером, когда аппарат пролетел на расстоянии 2000 километров от этого спутника. Фотографии уже позволили планетологам сделать некоторые важные выводы, касающиеся происхождения Фебы и ее роли в создании новых лун.
Атмосфера на Титане - самое близкое подобие земной
С помощью новейших телескопов с адаптивной оптикой на Титане удалось разглядеть облака и очертания континента. Эти облака, возможно, подобны летней грозовой облачности на Земле, но состоят из метана, а не из воды. Это - первый случай, когда удалось отыскать в Солнечной системе такую близкую аналогию с атмосферным водным циклом Земли.
Космический аппарат "Кассини" передал свои первые изображения Сатурна
Американо-европейский исследовательский корабль "Кассини", запущенный в 1997 году, преодолел большую часть пути от Юпитера к Сатурну и передал свои первые изображения кольценосного гиганта. "Кассини" первым из космических аппаратов выйдет на орбиту вокруг Сатурна и выпустит зонд "Гюйгенс", который совершит посадку на крупнейший спутник Сатурна Титан.
На Титане вместо органической грязи нашли залежи льда
Планетологам из Университета Аризоны удалось заглянуть в небольшие "инфракрасные окна" в покрытой оранжевой дымкой атмосфере крупнейшей луны Сатурна Титана. Теория о том, что поверхность этого спутника полностью покрыта жидкими и твердыми органическими материалами, выпадающими со своеобразными "дождями" из атмосферы (липкой органической грязью), не подтверждается. Установлено наличие обширных областей водяного льда на поверхности Титана, что делает его похожим на Ганимед (крупнейший спутник Юпитера).
Еще 4 спутника Юпитера: впервые удалось разглядеть луны размером в 1 км
Число известных лун Юпитера достигло 52 с открытием четырех маленьких объектов, которые прибавились к тем, о которых мы уже сообщали. С Юпитером также связаны открытия, сделанные межпланетным зондом "Кассини", который с октября 2000 года в течении примерно 6 месяцев проводил гравитационный маневр в поле этой планеты на своем пути к Сатурну
Астрономы объявили об открытии семи новых спутников Юпитера
Астрономы Гавайского университета объявили в среду об открытии семи новых орбитальных спутников Юпитера, доведя таким образом общий счет открытых лун крупнейшей планеты Солнечной системы до 47. Все новооткрытые спутники Юпитера - маленькие, их диаметры составляют 2 - 4 км. Два из них вращаются по своим орбитам в том же самом направлении, в котором вращается сам Юпитер, в то время как пять оставшихся являются "нерегулярными" - крутятся в противоположном направлении.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
Выяснилось, что мы живем в гигантском межзвездном дымоходе
Первая детальная 3D-карта области космического пространства, окружающего нашу Солнечную систему (размером примерно в 1 тыс световых лет), показывает, что мы находимся посреди большой "норы" или полости, вырезанной в диске Галактики. Скорее всего, эта полость была "пробита" некой взорвавшейся 1-2 млн лет назад звездой.
Грядущее Солнечной системы оказалось в два раза менее кошмарным
Воспользовавшись новейшими интерферометрическими методами для непосредственных наблюдений близких окрестностей пяти звезд типа Миры ученые с удивлением обнаружили, что эти звезды на самом деле окружены вводившей до сих пор астрономов в заблуждение почти прозрачной оболочкой из водяного пара, а также, возможно, угарным газом и другими молекулами. Эта оболочка придает звездам этого класса обманчиво большой внешний размер.
Седна пострадала от бродячей звезды
Седна - самый отдаленный планетоид из всех, когда-либо найденных в Солнечной системе, - был, вероятно, закинут на столь экзотичную орбиту в результате межзвездного катаклизма. Скорее всего, какая-то бродячая звезда прошла рядом с Солнцем свыше 4 миллиардов лет назад и стала виновником ряда потрясений, изменивших нашу планетную систему. Впрочем, появляются и более диковинные сценарии...
Седна удивляет астрономов
Астрономы детально изучили 35 изображений самого отдаленного из всех известных объектов в Солнечной системе, уже названного неофициально Седна. Эти снимки были получены с помощью космического телескопа "Хаббл". У специалистов вызывает большое удивление то обстоятельство, что Седна, похоже, все-таки не имеет ни одного спутника.
Тайна "безумных" магнитосфер Урана и Нептуна раскрыта
Геофизики, возможно, раскрыли одну из самых больших тайн Солнечной системы. Они смогли ответить на вопрос, почему магнитные поля Урана и Нептуна так сильно отличаются от магнитосфер других планет. Полученные результаты способны подсказать и новый способ дистанционного исследования внутренней структуры и состава планет с помощью измерения их магнитных полей.
Суборбитальный полет в поисках Вулканоидов
Ученые уже давно предсказывали наличие группы небольших астероидов, обращающихся вокруг Солнца по орбитам, близким к орбите Меркурия. Но до сих пор ни один из таких объектов не был найден. Теперь поиск этих так называемых Вулканоидов был проведен не только с помощью высотных реактивных самолетов, как прежде, но и с помощью камеры, установленной на суборбитальной ракете.
Уютный Плутон станет последним оазисом жизни
Когда-нибудь Земля неизбежно погибнет, поглощенная раздувшимся Солнцем. Возможно внешняя часть Солнечной системы все же сохранится и станет последним уютным оазисом. Компьютерное моделирование показывает, что условия в поясе Койпера могут к тому времени стать даже более благоприятными для возникновения и развития жизни, чем на заре нашей планеты.
В преддверии экспедиции в пояс Койпера ищут новые спутники Плутона
Система Плутон-Харон вполне могла захватить объекты KBOs, но возможно также и то, что там сохранились "родные" спутники с тех самых пор, когда планетная система еще только формировалась. Космический корабль "Новые горизонты" будет способен при сближении разглядеть спутники Плутона размером в 1 км, но предварительное обнаружение больших спутников принесло бы очевидную пользу намеченной миссии.
"Хаббл" обнаружил смену сезонов на Нептуне
Изучение колоссальных зон облачности Нептуна показало, что для этой планеты, как и для Земли, характерны сезонные изменения погоды, и теперь на видимом полушарии газового гиганта только-только начинается 40-летнее лето. Погодные условия на этой восьмой по удаленности от центрального светила планете Солнечной системы весьма экстремальны.
Спутник Юпитера Амальтея после катастрофы превратился в груду камней
Космический корабль "Галилео", запущенный НАСА в 1989 году, сумел в очередной раз удивить ученых. Выяснилось, что Амальтея, ближайший юпитерианский спутник, возле которого "Галилео" пролетел 5 ноября, имеет очень низкую плотность. Это означает, скорее всего, что в толще спутника полно пустот.
На Европе американцев ждет вместо жизни рассол из серной кислоты
Одна из крупнейших юпитерианских лун - покрытая ледяным панцирем Европа, которую астробиологи и научные фантасты уже не один десяток лет прочили в первые кандидаты на поиск внеземной жизни в Солнечной системе, - может оказаться "царством коррозии", местом, пропитанным кислотой и перекисью водорода. В таком случае условия для жизни на ней будут весьма неблагоприятными. Такое заключение сделали специалисты, проводившие на прошлой неделе совещание по планам подготовки миссии Jupiter Icy Moons Orbiter - аппарата NASA для исследования с орбиты ледяных спутников Юпитера.
Жизни на новой планете с неприличным названием, к счастью, нет
Хуйа (Huya), бог дождя из мифов индейцев Венесуэлы вскоре займет подобающее ему место возле своих небесных собратьев - Юпитера, Марса, Венеры... Такой подарок всему человечеству сделали венесуэльские астрономы. Они уверены, что придумали очень подходящее название для открытой ими в марте 2000 года замороженной планеты, которая пока носит безликое обозначение 2000 EB173.
Впервые получена фотография инозвездной планеты
Основываясь на предварительном анализе новых данных от космического телескопа "Хаббл", американские астрономы заявили о том, что, возможно, им впервые удалось получить изображение гигантской планеты вне Солнечной системы. При этом был задействован новый метод выделения тусклых объектов в свете относительно яркой звезды.
Ближайшая к Солнцу звезда оказалась экзотом
Для звезд с малой массой, подобных Проксиме Центавра, становятся чрезвычайно важными квантовые эффекты, а их звездное вещество "вырождается". Масса и диаметр Проксимы Центавра составляют около 1/7 массы и диаметра Солнца. Эта звезда в 150 раз массивнее Юпитера, но только в 1,5 раза крупнее его. Положение на границе между звездами, коричневыми карликами и планетами делает нашего соседа объектом, очень интересным для астрофизиков.
Мерцающие квазары и кокон вокруг Солнечной системы
Эффект мерцания квазаров происходит благодаря тонкому слою межзвездного материала, расположенному в 70 световых годах от Земли. В этот своеобразный пузырь или кокон помещена не только вся Солнечная система, но и несколько ближайших звезд. Возможно, это давний остаток некой вспыхнувшей в этом районе сверхновой. Этот гигантский космический "пузырь" поляризует радиоволны, идущие от квазара к Земле.
NASA рядом с Солнцем нашло необычную звезду в ходе слежки за астероидами
Наши ближайшие звездные окрестности пополнились новым объектом. Это звезда, которая на настоящий момент считается третьей по удаленности от Солнца (в направлении на созвездие Овен), обозначается SO25300.5+165258 и представляет собой слабосветящийся красный карлик. Расстояние от нас до него оценено в 7,8 световых лет.
Планеты Веги - как бульдоги под ковром
Астрономы из эдинбургской Королевской обсерватории доказали, что Вега, одна из самых ярких и известных звезд на нашем небе, имеет планетную систему. При этом утверждается, что система Веги очень похожа на нашу собственную Солнечную систему - во всяком случае больше, чем какая-либо другая из всех, обнаруженных до сих пор. Правда наши "родные" планеты старше на несколько миллиардов лет...
Новости по теме
