Другая звезда могла пролететь всего в 110 а.е. от молодого Солнца и изменить окраины Солнечной системы
Миллиарды лет назад другая звезда могла пройти рядом с молодой Солнечной системой и навсегда изменить структуру её окраин. К такому выводу пришли исследователи, смоделировав возможный пролёт звезды через раннюю Солнечную систему. Такой сценарий способен объяснить необычные орбиты некоторых далёких транснептуновых объектов, включая Седну и другие тела пояса Койпера.
Сегодня окраины Солнечной системы выглядят неоднородными. Большинство объектов пояса Койпера движутся в относительно спокойных орбитах, но некоторые далёкие тела имеют сильно вытянутые и наклонённые траектории, которые трудно объяснить только влиянием известных планет. Одним из возможных объяснений является близкий пролёт другой звезды в период формирования Солнечной системы.
Учёные проверили этот сценарий с помощью численного моделирования долгосрочной эволюции Солнечной системы. Наиболее подходящая модель предполагает, что около 4,5 млрд лет назад звезда массой примерно 0,8 массы Солнца прошла на расстоянии около 110 астрономических единиц от молодого Солнца.
Для сравнения: сейчас Нептун находится примерно в 30 а.е. от Солнца, а расстояние 110 а.е. почти в четыре раза дальше орбиты Нептуна, но всё ещё достаточно близко, чтобы гравитация пролетающей звезды могла существенно повлиять на ледяные тела внешней Солнечной системы.
Моделирование показало, что такой пролёт мог изменить распределение объектов пояса Койпера. После взаимодействия с чужой звездой около 80% объектов холодного пояса Койпера могли быть потеряны — часть тел была выброшена в межзвёздное пространство, а часть отправилась на более близкие орбиты.
Горячая популяция пояса Койпера оказалась более устойчивой: за миллиарды лет эволюции могла сохраниться примерно 60% исходной численности объектов. При этом часть тел была переведена на необычные наклонённые орбиты, похожие на те, которые наблюдаются у некоторых современных транснептуновых объектов.
Особенно интересно, что модель сохраняет орбиты далёких объектов типа Седны. Эти тела находятся на очень удалённых орбитах и имеют необычную геометрию движения, которую сложно объяснить только гравитационным воздействием Нептуна. Пролёт звезды мог естественным образом создать подобные орбитальные особенности.
Исследователи также рассчитали дальнейшую судьбу возмущённых объектов. Некоторые тела после взаимодействия со звездой могли попасть во внутреннюю Солнечную систему, но большинство из них со временем были выброшены наружу. Моделирование показывает, что примерно 99% таких объектов могли покинуть систему, а небольшая часть осталась на стабильных орбитах.
Интересно, что за прошедшие 4,56 млрд лет гравитационные процессы внутри Солнечной системы не уничтожили следы древнего события. Более того, длительная эволюция сделала распределение объектов ещё более похожим на наблюдаемое сегодня.
Учёные подчёркивают, что это не означает, что пролёт звезды точно произошёл. Существуют и другие объяснения необычных орбит дальних объектов, включая влияние пока не обнаруженной Девятой планеты. Однако новый сценарий показывает, что молодые звёзды в плотных звёздных скоплениях могли существенно менять формирующиеся планетные системы.
Подобные близкие встречи должны были быть относительно обычными в первые сотни миллионов лет существования Солнца, когда оно, вероятно, родилось в окружении множества других звёзд. Поэтому история окраин Солнечной системы может быть не только результатом внутренних процессов, но и следствием древнего взаимодействия с другой звездой.
Исследование в виде препринта на arXiv.