На самом краю Солнечной системы ученые обнаружили новую упорядоченную структуру — компактную группу объектов, которая, словно капсула времени, хранит память о бурных событиях, происходивших миллиарды лет назад. По мнению авторов научной работы, эта находка поможет пролить свет на то, какой путь проделал Нептун, когда смещался из внутренних областей Солнечной системы на свою нынешнюю орбиту.
Далеко за орбитой Нептуна, на расстоянии более 4,5 миллиарда километров от Солнца, находится пояс Койпера. Это обширное кольцо из ледяных и каменных тел, остатков строительного материала, из которого сформировались планеты. Самый известный его представитель — карликовая планета Плутон. Долгое время ученые считали этот регион относительно однородным: казалось, объекты движутся там по случайным орбитам и не образуют крупных упорядоченных структур.
Однако в 2011 году такое представление пошатнулось. После анализа орбит 189 объектов пояса Койпера исследователи выявили первую странность. Они обнаружили группу тел, которые двигались по поразительно похожим траекториям. Эту группу, расположенную примерно в 44 астрономических единицах от Солнца, назвали «ядром» пояса Койпера. Находка стала неожиданной и важной, но в последующие годы никаких новых подобных объектов не находили, и многие решили, что все крупные структуры там уже открыты.
С развитием технологий у астрономов появилось больше возможностей и, как следствие, информации о телах в поясе Койпера. Благодаря накопленным данным исследователи смогли заново посмотреть на всю картину и проверить, не прячутся ли там другие структуры, которые раньше не удавалось увидеть.
Команда американских астрономов под руководством Амира Сираджа (Amir Siraj) из Принстонского университета обработала данные по орбитам 1650 объектов пояса Койпера, а затем «скормила» эту информацию специальному алгоритму, задачей которого стал поиск скрытых закономерностей и структур.
Сперва исследователи «натренировали» алгоритм находить уже известное «ядро». Но после программа стала выдавать неожиданные результаты. Каждый раз, когда она определяла «ядро», вместе с ним появлялась еще одна, ранее неизвестная группа объектов.
Эту новую группу ученые назвали «внутренним ядром» — оно расположено еще ближе к Солнцу, примерно в 43 астрономических единицах. Но главная особенность структуры не в расстоянии, а в орбитах тел. Все объекты в этом внутреннем ядре вращаются вокруг Солнца почти по идеальным круговым орбитам, а их траектория лежит в той же плоскости, что и орбиты большинства планет.
По словам ученых, такая орбитальная стабильность и упорядоченность — признак древней структуры, которая, по всей видимости, с ранних времен оставалась практически непотревоженной. То есть она возникла очень рано и, вероятно, не подвергалась сильным гравитационным возмущениям.
Особенно важным внутреннее ядро может оказаться для изучения миграции Нептуна. Согласно современным представлениям, ледяной гигант сформировался гораздо ближе к Солнцу, а затем медленно дрейфовал на свою нынешнюю позицию.
По версии некоторых ученых, во время этого движения Нептун мог временно «захватывать» группы небольших ледяных тел, влиять на их хаотичные орбиты, упорядочивая и собирая в стабильные скопления на определенном расстоянии от Солнца. То есть гравитация планеты удерживала эти тела рядом, что могло привести к образованию плотных скоплений. Когда Нептун продолжил удаляться, он оставил эти сформированные скопления позади, как след на песке.
Таким образом, само существование и точное положение этих «ядер» — прямое указание на то, где именно планета делала остановки во время путешествия. Это своего рода гравитационные «отметки» на шкале времени Солнечной системы, которые позволят восстановить маршрут Нептуна с беспрецедентной точностью.
Дальнейшие исследования внутреннего ядра обещают быть еще более плодотворными. В 2025 году начала работу обсерватория Веры Рубин в Чили. Этот мощный инструмент должен обнаружить десятки тысяч новых объектов пояса Койпера. Новые данные позволят детальнее изучить и ядро, и внутреннее ядро, а также проверить, не скрываются ли на окраинах нашей планетной системы другие неизвестные структуры.
Однако важно понимать: это открытие — не результат прямого наблюдения, а вывод, полученный с помощью моделей и статистики. Сирадж и его коллеги обнаружили аномалию в данных — плотную структуру среди 1650 объектов, которую выявил специальный алгоритм. Главный минус такого подхода в том, что на результат могли повлиять погрешности в исходных данных или случайная статистическая флуктуация. Астрономы уверены в своем открытии, но окончательный вердикт будет вынесен только после того, как эти выводы подтвердят или опровергнут наблюдениями с помощью телескопов.
Результаты исследования представлены на сайте научных препринтов Корнеллского университета.