Таинственные закономерности на орбитах малых тел во внешней Солнечной системе могут возникать из-за гравитации массивного диска с ледяным мусором, а не из-за необнаруженного гигантского мира.
Примерно четыре года назад, когда ученый-эксперт Энн-Мари Мадиган впервые столкнулась с мыслью о том, что за орбитой Плутона может скрываться необнаруженная массивная планета, она почувствовала себя взволнованной, но скептически настроенной. Доказательства существования такого мира были тогда - и остаются сейчас - круглыми и неясными: странные узоры на орбитах маленьких объектов на окраинах известной Солнечной системы.
Сторонники "Планеты Девять" (Плутон больше не считается в планетарном подсчете Солнечной системы) утверждают, что такие закономерности вполне могут быть вызваны тем огромным гравитационным влиянием, которое оказывает этот мир. Но Мадиган, астрофизик из Университета Колорадского Боулдера, задаётся вопросом, может ли быть достаточным какое-нибудь другое, более прозаическое объяснение этому феномену? В то время она изучала, как звезды могут толкать друг друга на разные орбиты, вращаясь вокруг сверхмассивных черных дыр. И она не видела причины, почему ее работа не могла также быть применима к более миниатюрным вещам, вращающимся по орбите нашего солнца.
Теория Мадиган
Сегодня из этих скромных начинаний Энн-Мари Мадиган и несколько ее коллег разработали совершенно другую теорию, чтобы объяснить странность внешней Солнечной системы: "коллективная гравитация" рассеянного, размашистого (и до сих пор во многом гипотетического) диска ледяного мусора далеко за пределами Плутона может изменить орбиты далеких объектов, которые мы легко видим, так, что они будут похожи на эффект большой планеты. Такой диск будет состоять из миллионов маленьких тел, большинство из которых осталось от формирования Солнечной системы давным-давно.
"То, что мы делаем, учитывает силы гравитации между всеми этими малыми телами,
- говорит Мадиган.
"Включая эти силы гравитации, оказывается очень важным."
При условии, что предполагаемый диск обладал достаточной массой - в несколько раз больше, чем Земля - за миллиард лет или около того, крошечные гравитационные взаимодействия между и от ее составных частей могли бы лепить транс-плутонскую внешнюю Солнечную систему способами, иначе объясняемыми Планетой Девять, утверждает она. Эффект был бы немного похож на то, как пресловутая бабочка машет крыльями, чтобы в конце концов привести в движение далекий шторм.
Мадиган и ее коллега-аспирант Александр Здерик теперь продвинули свою теорию в двух новых исследованиях, размещенных на сервере препринтов arXiv.org. В одном исследовании, представленном в Астрономическом журнале, они показывают, как коллективная гравитация может производить те же виды наклоненных и сгущенных орбит, которые видны примерно в дюжине объектов на расстоянии в 250 раз больше, чем между Землей и Солнцем - наблюдение другие приписывали возможной Планеты Девять. В другой статье, находящейся на рассмотрении в научном журнале Astrophysical Journal Letters, они утверждают, что, учитывая достаточно времени, коллективная гравитация может также объяснить, как некоторые объекты на далеких орбитах могут смещаться по мере того, как они кружатся вокруг Солнца, что также было принято за доказательство для невидимой планеты.
От этой работы Мадиган и ее команды, альтернативное изображение правдоподобной истории солнечной системы начинает появляться. В первые дни Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун объединились в компактные, упорядоченные орбиты, расположенные несколько ближе к нашей звезде, которая позже мигрировала наружу только из-за гравитационного взаимодействия. Тогда эти миры были окружены роем остатков обломков, которые так и не нашли путь к планетарным телам, которые гигантские планеты в конце концов выбросили наружу. Большинство из них остались изгнанными из того, что Мадиган называет "первозданным рассеянным диском" за пределами территории нынешнего Плутона. И она предполагает, что в диске может быть гораздо больше массы, чем обычно считают другие исследователи.
Продолжение следует.