В Солнечной системе могла быть третья планета-гигант, выброшенная в межзвёздное пространство

Сразу после того, как планеты сформировались между 4 и 4,5 миллиардами лет назад, внешняя Солнечная система пережила период экстремального хаоса. Эта эпоха известна как нестабильность по модели Ниццы. В течение этого времени орбиты Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна резко смещались, становясь крайне нестабильными. Тесные сближения были обычным делом: планеты-гиганты подходили невероятно близко друг к другу и тянули одна другую мощными гравитационными силами. Это хаотическое движение в конечном счёте привело к тому, что планеты settled (установились) на свои текущие позиции. Но учёные долго гадали, как их обычные спутники пережили это violent (жестокое) shakeup (потрясение).

Чтобы понять, что происходило, особенно со спутниками газового гиганта Юпитера и ледяного гиганта Урана, команда исследователей проанализировала 122 компьютерные симуляции ранней Солнечной системы. Они были выбраны из тысяч вариантов, потому что воспроизводили ключевые особенности современной внешней Солнечной системы. Учёные использовали программное обеспечение, которое отслеживало сложные гравитационные взаимодействия между планетами, спутниками, Солнцем и пролетающими космическими камнями на протяжении миллионов лет. Они тестировали версии истории, которые начинались с пятью или шестью планетами-гигантами. Потому что текущая версия модели Ниццы включает сценарии с одним или двумя дополнительными гигантами, которые позже были выброшены из Солнечной системы.

Компьютерные модели показали, что уровень выживаемости систем спутников как Юпитера, так и Урана был низким. Как отмечают исследователи в своей статье: «Мы обнаружили, что вероятность выживания для систем спутников Юпитера и Урана составляет менее 15 процентов». Из всех протестированных сценариев только в одном оригинальные спутники и планеты пережили всю историю вместе.

Когда планеты подходили слишком близко к Урану, огромная гравитация почти гарантированно уничтожала его спутники. Но вместо того чтобы улететь в космос, они сталкивались друг с другом на высокой скорости. Это приводило к образованию массивного поля ледяных обломков, которые со временем снова слипались. Исследовательская группа полагает, что это может объяснить, как образовался спутник Урана Миранда.

Но это был не единственный раз, когда симуляции показали violent (жестокую) историю его спутников. «Наши результаты указывают на то, что спутники Урана были нарушены до точки столкновений по крайней мере дважды: в результате как удара, который наклонил планету, так и нестабильности планет-гигантов».

Исследователи задаются вопросом: могли ли ранние спутники Урана и Юпитера пережить этот хаотический период? Их моделирование показывает, что да — но с очень низкой вероятностью. Те сценарии, в которых исходная Солнечная система имела пять или шесть планет-гигантов, показали лучшие шансы на выживание спутников, чем те, где гигантов было четыре.

Если в Солнечной системе изначально было три ледяных гиганта, а не два, то один был выброшен. Этот потерянный мир сейчас может дрейфовать в межзвёздном пространстве как тёмный, холодный объект, никогда больше не увидя света звезды. Астрономы уже нашли несколько таких межзвёздных объектов, пролетающих через Солнечную систему — возможно, некоторые из них являются выброшенными планетами из других звёздных систем. Один из них может быть нашей собственной потерянной планетой.

Вопрос остаётся открытым. Если в Солнечной системе изначально было три ледяных гиганта, а не два, и один был выброшен в межзвёздное пространство, — то где он сейчас? Можно ли его найти среди тысяч других объектов, дрейфующих между звёзд? И что его существование говорит о том, насколько хаотичной была ранняя история нашей планетной системы?