Изображение предоставлено NASA
Исследователи из Юго-западного научно-исследовательского института считают, что у них есть теория, которая может помочь объяснить, почему в поясе Койпера так мало объектов - группа объектов за пределами орбиты Нептуна. Согласно теории формирования планетных систем, в поясе Койпера должно быть в 100 раз больше материала, чем наблюдали астрономы. Исследователи полагают, что газовые гиганты, в том числе Нептун, сформировались ближе к Солнцу и постепенно смещались дальше. Когда Нептун улетел, он мог вытолкнуть объекты Койпера из Солнечной системы.
Новое исследование, проведенное исследователями из Юго-западного исследовательского института (SwRI) и Обсерватории Лазурного берега, дает объяснение одному из самых загадочных аспектов заселения объектов за пределами Нептуна. При этом он дает уникальный взгляд на протопланетный диск, из которого образовались планеты Солнечной системы. Результаты будут опубликованы в номере журнала Nature от 27 ноября.
Пояс Койпера - это область Солнечной системы, которая простирается от орбиты Нептуна и содержит миллиарды ледяных объектов от километров до тысяч километров в поперечнике. Он был обнаружен в 1992 году, и с тех пор каталогизировано около 1000 объектов. Некоторые из этих объектов очень большие - самые крупные имеют диаметр более 1000 километров.
Когда астрономы изучили эту структуру, загадка раскрылась. Как и большинство планет в Солнечной системе, большие объекты пояса Койпера, как полагают, были сформированы из более мелких объектов, которые слипались при столкновении. Чтобы этот процесс работал в отдаленных районах за Нептуном, пояс Койпера должен был бы содержать более чем в 10 раз больше материала, чем на Земле. Тем не менее, телескопические исследования этого региона показывают, что в настоящее время он составляет примерно одну десятую массы Земли или меньше.
Чтобы решить эту проблему, исследователи в течение нескольких лет искали способ удалить более 99 процентов материала пояса Койпера. Тем не менее, д-р Гарольд Левисон (SwRI) и д-р Алессандро Морбиделли (Обсерватория Лазурного берега Франции, Ницца, Франция) описывают в своей статье «Формирование пояса Койпера путем внешнего перемещения объектов во время миграции Нептуна». что пояс Койпера, возможно, совсем не потерял большую массу.
«Проблема массового истощения застревает у нас в горле в течение некоторого времени», - говорит Левисон, штатный сотрудник отдела космических исследований SwRI. «Похоже, у нас наконец-то есть возможный ответ».
Левисон и Морбиделли утверждают, что протопланетный диск, из которого образовались планеты, астероиды и кометы, имел непредвиденный край до настоящего момента в текущем местоположении Нептуна, который составляет 30 астрономических единиц (AU, среднее расстояние между Солнцем и Землей) и что область, теперь занятая поясом Койпера, была пуста. Все объекты пояса Койпера, которые мы видим за пределами Нептуна, сформировались гораздо ближе к Солнцу и были перенесены наружу на последних этапах формирования планет.
Исследователи уже 20 лет знают, что орбиты планет-гигантов перемещаются по мере их образования. В частности, Уран и Нептун сформировались ближе к Солнцу и мигрировали наружу. Левисон и Морбиделли показывают, что Нептун мог вытолкнуть все наблюдаемые объекты пояса Койпера во время его миграции.
«Мы действительно не решили проблему массового истощения, мы ее обошли», - говорит Левисон. «Согласно нашей работе, пустота за Нептуном, вероятно, была лишена объектов».
Однако в этой модели внутренняя область области до 30 а.е. содержала достаточно материала для формирования объектов пояса Койпера. Механизмы, используемые Нептуном для выталкивания пояса Койпера, затронули лишь небольшую часть объектов. Они стали объектами, видимыми астрономами; остальные были рассеяны из Солнечной системы Нептуном. Эта новая теория объясняет многие наблюдаемые особенности внешней Солнечной системы, включая характеристики орбит объектов пояса Койпера и местоположение Нептуна.
«Одним из загадочных аспектов миграции Нептуна является то, почему он остановился там, где и был», - говорит Морбиделли. «Наша новая модель также объясняет это. Нептун мигрировал до тех пор, пока не достиг края протопланетного диска, после чего он внезапно остановился ».
Это исследование финансировалось НАСА, Национальным научным фондом и Национальным научным центром в Париже.
Первоисточник: Пресс-релиз SwRI
