Солнечную систему обычно считают изолированной, где планеты движутся под влиянием только взаимной гравитации. Но в нашей Галактике звезды иногда пролетают близко друг к другу, и это может влиять на нашу систему.
Недавнее исследование показало, что звезды, проходящие рядом с Солнечной системой, способны заметно менять орбиты планет. Вплоть до того, что некоторые планеты могут покинуть свои привычные траектории в течение следующих 5 миллиардов лет. Особенно нестабильны оказались орбиты газовых и ледяных гигантов, а также Плутона, который раньше считали более устойчивым.
Исследование провели астрономы Натан Кайб (Nathan A. Kaib) из Института планетарных наук и Шон Реймонд (Sean N. Raymond) из Лаборатории астрофизики Бордо.
История вопроса
Еще Ньютон впервые предсказал, что гравитационное взаимодействие между планетами в конечном итоге приведет к тому, что их орбиты станут неустойчивыми, хотя и не смог этого доказать. В XVIII веке математики Лаплас и Лагранж пришли к выводу, что планетарные орбиты колеблются волнообразно, что сохраняет их стабильность навсегда. Но в XIX веке Гаусс и Леверье обнаружили, что эти волнообразные модели, в конце концов, распадаются.
Пуанкаре доказал, что задача предсказания движения трех и более тел (проблема трех тел) не имеет точного решения. В дальнейшем были открыты новые тела — Уран, Нептун, Плутон и пояс Койпера, что усложнило картину.
Недавние исследования также подняли вопрос о «планетах-изгоях» - телах, выброшенных из своих звездных систем и ставших скитальцами в межзвездном (и даже межгалактическом) пространстве. Рэймонд и Кайб отмечают, что роль пролетов звезд по-прежнему не учитывается в исследованиях солнечной динамики.
«Она просто не учитывается в подавляющем большинстве исследований. И это пренебрежение можно оправдать простым расчетом, показывающим, что типичный пролет практически не влияет на орбиты планет. Конечно, это не относится ко всем пролетам или к долгосрочной перспективе, как мы показали», - говорит Рэймонд.
Современные исследования
Ученые провели 2000 компьютерных симуляций, используя точные данные о положении планет из NASA JPL. В моделях они добавили пролеты звезд на разном расстоянии, чтобы оценить, как это влияет на орбиты.
В половине симуляций Солнечная система подвергалась разным наборам звездных прохождений в течение 5 миллиардов лет. Ученые сравнили эти результаты с моделями без влияния звезд, чтобы увидеть разницу.
Также они смоделировали 1000 систем с низкой вероятностью звездных сближений, чтобы лучше понять возможные последствия.
Результаты показали, что учитывая звездные пролеты, стабильность Солнечной системы снижается примерно на 50%. Внутренний хаос системы может привести к дестабилизации орбит каменистых планет с вероятностью около 1% в течение 4-5 миллиардов лет.
Моделирование также показало, что вероятность того, что проходящие звезды дестабилизируют Плутон в течение следующих 5 миллиардов лет, составляет ~5 %. Это стало неожиданностью, поскольку в большинстве предыдущих исследований предполагалось, что вероятность того, что Плутон останется стабильным в течение этого периода, составляет 100%.
В целом, вероятность того, что пролет звезды вызовет серьезные изменения в Солнечной системе в ближайшие несколько миллиардов лет, оценивается примерно как 1 к 200. Причем такие события скорее произойдут раньше, чем позже.
Выводы
Идея о полной изоляции Солнечной системы от остальной Галактики имеет ограничения. Даже если пролеты звезд не вызывают катастроф, они могут слегка менять орбиты планет-гигантов, таких как Уран и Юпитер. Прошлая эволюция Солнечной системы, вероятно, тоже испытывала влияние пролетов звезд, что оставило отпечаток на орбитах планет.
«Поэтому, хотя мы уверены, что не пережили планетарную нестабильность, вызванную звездами, вполне вероятно, что самые мощные проходы, которые мы пережили, оставили свой отпечаток на орбитах планет-гигантов».
Кроме того, эти выводы могут иметь значительные последствия не только для области солнечной динамики. Как добавил Рэймонд, они также могут послужить основой для будущих исследований динамики других звездных систем.
«Мы знаем о тысячах экзопланетных систем. По статистике, пролеты, вероятно, сыграли важную роль в дестабилизации некоторых из них. Так что, даже если это не результат большинства, он все равно очень важен для интерпретации экзопланетных систем и нашего собственного будущего».
Работа опубликована в журнале Icarus.
Еще больше постов в Телеграм-канале
Может быть интересно:
- Миссия NASA EZIE: полярные сияния помогают разгадать тайны космической погоды
- Астероид Веста – фрагмент затерянной планеты Солнечной системы?
- В Чили строят «Чрезвычайно большой телескоп», аналогов которому не было