Вчені наблизилися до розгадки головної таємниці Сонячної системи

Астрономи з Японії і США запропонували вирішення проблеми розташування планет Сонячної системи.

Сонячна система має багато закономірностей у своїй структурі.

Над деякими з них, на кшталт розташування планет, вчені ламають голову вже сотні років.

Нове дослідження астрономів може пояснити, чому вісім відомих нам планет розділені порівну в залежності від свого типу, пише НВ.

Якщо уявити Сонячну систему у вигляді стадіону з біговими доріжками, кожна планета займе своє місце на одній з восьми позицій, а Сонце розташується рівно в центрі стадіону.

Завдяки загальній теорії відносності Ейнштейна, яка в цьому випадку збігається з геометрією нашого стадіону, ми знаємо, що чим далі планети будуть розташовані від Сонця - тим більше часу їм знадобиться для одного повного обороту навколо зірки.

Таким чином, Меркурій розташований на першій доріжці і обертається навколо Сонця швидше за інших - всього за 88 земних діб.

Восьму доріжку займе абсолютний аутсайдер Нептун, який "пробіжить" одне коло цим уявним стадіоном за довгі 165 земних років.

Навіть Уран, який завжди фінішує сьомим, робить це швидше на 80 років.

Розуміння швидкості руху планет навколо Сонця дозволяє вченим точно розраховувати періоди максимального зближення Землі зі своїми сусідками, відправляти розвідувальні зонди на інші планети, здійснювати гравітаційні маневри на космічних апаратах, досліджувати далекий космос за допомогою орбітальних телескопів і т.

Але одна загадка цього стадіону досі залишається нерозв'язною: відстань між четвертою та п'ятою доріжками як ніби ділить учасників нашого забігу на дві групи рівно навпіл.

Крім того, перші чотири учасники (Меркурій, Венера, Земля, Марс) мають явно менші розміри і іншу структуру на відміну від своїх великовагових суперників на доріжках №5-8 (Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун).Днями астрономи із США і Японії опублікували дослідження, згідно з яким розгадка таємниці планет Сонячної системи може ховатися в народженні Сонця.

Що дізналися вчені?Рамон Брассер з Токійського технологічного інституту і Стівен Мойжсис з Університету штату Колорадо в Боулдері написали роботу про "Поділ внутрішньої і зовнішньої Сонячної системи структурованим протопланетним диском".

У ній вчені спробували з'ясувати, чому планети земного типу - Меркурій, Венера, Земля, Марс - розташовані у внутрішній частині Сонячної системи і мають кам'янисту структуру на відміну від газових гігантів Юпітера і Сатурна, а також крижаних гігантів Урана і Нептуна.

Останні чотири планети розташовані за поясом астероїдів, який відокремлює відносно близький нам Марс від зовнішньої частини Сонячної системи.

Брассер і Мойжсіс вирішили дізнатися, хто кидав останній камінь в цьому планетарному керлінгу і чому Сонячна система розділена рівно навпіл залежно від типу планет.

Автори дослідження називають цю особливість Сонячної системи "великим поділом", і в першу чергу вони перевірили попередні теорії, які могли б пояснити парадоксально нормоване розташування планет в космічному хаосі.Багато вчених вважають, що причиною великого поділу є Юпітер - найбільша планета Сонячної системи, яка розташована відразу за поясом астероїдів.

Річ у тім, що така велика планета могла діяти як гравітаційний бар'єр і перешкоджати проходженню газів та твердих космічних об'єктів ближче до Сонця.

Щоб перевірити це Рамон Брассер і Стівен Мойжсіс розробили кілька комп'ютерних симуляцій, які дозволили змоделювати ситуацію із зародженням Сонячної системи і тим, яку роль в розташуванні планет зіграв Юпітер.

Виявилося, що гравітаційних сил цієї планети було недостатньо для блокування кам'янистого матеріалу, який притягувало Сонце з зовнішнього космосу.

Виключивши варіант з Юпітером, дослідники дійшли висновку, що за розташування планет в Сонячній системі відповідає так званий протопланетний диск або проплід.

Ця структура утворюється навколо молодої зірки і є щільною газопиловою матерією, яку притягує зірка.

Астрономи використовували дані телескопа міліметрового діапазону ALMA, який розташований в чилійській пустелі Атакама, і підтвердили, що навколо віддалених зірок в молодих зоряних системах часто можна спостерігати диск з газів з пилу, схожий на "око тигра".

Грунтуючись на цих даних, вчені припустили, що подібний проплід міг стати причиною великого поділу і в Сонячній системі близько 4,5 млрд років тому.

Відповідно до гіпотези авторів дослідження, протопланетний диск навколо молодого Сонця міг створити дві зони з високим і низьким тиском газу і пилу.

Ці зони відповідали за розподіл матеріалів в Сонячній системі та привели до появи земної групи планет і віддалених гігантів на кшталт Юпітера і Сатурна."Цей бар'єр в космосі, ймовірно, не був ідеальним.

Деякий матеріал із зовнішньої Сонячної системи міг пробратися ближче до Сонця всупереч поділу і став важливим для розвитку нашого світу.

Матеріали, які могли потрапити на Землю є летючими і багатими на вуглець, що дало нам воду та органіку", - каже Мойжсіс.

Експерти також вважають, що протопланетний диск складався з декількох кілець, що і дозволило газовим гігантам формуватися окремо від планет земного типу на більшій відстані від Сонця.

Проблема газових гігантівІнші моделі формування Сонячної системи також передбачають наявність протопланетного диска.

Наприклад, згідно з небулярною гіпотезою, Сонце сформувалося з молекулярних хмар і, завдяки гравітації, решта матеріалу навколо нього стикалася одне з одним і утворила вже відомі нам планети, супутники, астероїди і комети.

Проте, подібні моделі не можуть пояснити появу газових гігантів.

Для формування з щільної матерії навколо молодого Сонця потрібно було кілька мільйонів років.

За цей час в молодій Сонячній системі вже зникли легкі гази, з яких складаються Юпітер і Сатурн."Планети-гіганти формуються дуже швидко, за кілька мільйонів років.

Це створює обмеження по часу, оскільки газовий диск навколо Сонця проіснував всього 4-5 млн років", - пояснює дослідник з Південно-західного дослідницького інституту в Боулдері.Ймовірно, через нестабільність протопланетного диска, щільні хмари пилу і газу могли почати взаємодіяти один з одним ще під час формування Сонця.

Це б дозволило їм об'єднатися в планети набагато швидше, ніж поки гравітація Сонця почала зіштовхувати об'єкти між собою.

Уолш вважає, що газові гіганти могли сформуватися лише за тисячу років, що дозволило б їм утримати легкі гази в ранній Сонячній системі.

Ці планети також відносно швидко набрали масу, яка визначила їх віддалену орбіту відносно Сонця.

Ще одна проблема з газовими гігантами - відстань між ними.

Навіть якщо врахувати ідеальні умови для формування газових гігантів в ранній Сонячній системі - зараз їх орбіти повинні бути набагато ближче до Сонця.

Відповідь на це питання астрономи знайшли у вивченні екзопланет в інших зоряних системах.

Виявилося, що навіть найважчі об'єкти можуть переміщатися на відносно великі відстані внаслідок формування зоряної системи.

Запропонована на початку 2000-х модель Ніцци говорить, що на зорі Сонячної системи планети-гіганти були розташовані набагато ближче одне до одної, але через активність каменів і льодів в розсіяному протопланетному диску відстань між ними збільшилася.

Так планети земного типу перемістилися ближче до Сонця, а планети-гіганти, навпаки, віддалилися вглиб Сонячної системи.

Згідно з моделлю Ніцци, згаданий аутсайдер-Нептун міг переміститися приблизно на 1,5 млрд км від свого початкового положення і опинитися таким чином на задвірках нашого стадіону, пробігаючи навколо Сонця набагато довше, ніж будь-яка інша планета.

Не Нептуном єдинимІснує велика ймовірність того, що описані вище теорії доведеться переглянути, адже кілька років тому астрономи з США і Росії заявили, що у Сонячній системі може існувати ще одна планета.

Ні, мова йде не про Плутон, який Міжнародний астрономічний союз визначив як карликову планету в 2006 році.Вчені Майкл Браун і Костянтин Батигін помітили, що за орбітою Нептуна, на самому краю Сонячної системи, розташований об'єкт, який приблизно в п'ять разів важча за Землю.

Астрономи визначили це, аналізуючи скупчення крижаних тіл, які піддаються гравітаційного впливу невидимого нам об'єкта, - ймовірно, Дев'ятої планети або так званої Планети Х..

Цю заяву підтвердило і викривлення світла від віддалених космічних об'єктів, яке може існувати через вплив Дев'ятої планети.

Браун і Батигін підтвердили, що гіпотетична планета розташована на відстані приблизно в 400 астрономічних одиниць від Сонця.

Для порівняння, відстань від Землі до Сонця становить всього одну а.

або близько 150 млн км.

Судячи з розташування і груп об'єктів, які її оточують, Дев'ята планета - це холодний газовий гігант, ядро якого складається з металів і силікатів, упакованих зверху в міцні льоди.

Якщо у планети є атмосфера - вона повинна складатися з водню і гелію, а також часток водяного і метанового льоду.

Основна перешкода у виявленні цієї планети - сонячне світло, яке не доходить на таку відстань і не дозволяє сучасним телескопам засікти відображення від віддалених об'єктів.

Автори цієї гіпотези впевнені, що на об'єкти у поясі Койпера впливає саме гравітаційне поле Дев'ятої планети, і ймовірність відсутності цього об'єкта там становить всього 0,2%."Будучи в п'ять разів важчою за Землю, Дев'ята планета дуже нагадує типову екстрасонячну суперземлю.

Це ланка сонячної системи в формуванні планет.

Дослідження об'єктів далеко від Сонця за останні 10 років показали, що планети подібного розміру дуже часто зустрічаються навколо інших схожих на Сонце зірок.

Дев'ята планета буде найближчим об'єктом, який допоможе нам вивчати властивості типових планет в галактиці", - говорив Майкл Браун.

У своєму недавньому інтерв'ю відомому відеоблогеру Юрію Дудю інший автор гіпотези про Дев'яту планету Костянтин Батигін заявив, що для її пошуку вони використовують телескоп Субару Національної обсерваторії Японії, який розташований на піку гори Мауна-Кеа на Гавайських островах і оренда якого коштує приблизно $20 тис.

за одну ніч."Коли ми отримаємо перші фото цієї планети - це стане фактом і відкриє безліч нових наукових питань.

З одного боку, я хотів би бути першим, хто побачить світло від Дев'ятої планети, але було б набагато краще, якщо хтось зможе відкрити її швидше, ніж чекати цього десятиліттями", - розповів Батигін Дудю.

Звичайно, Дев'ята планета і в подальшому може залишитися лише гіпотетичним об'єктом, але якщо її все ж виявлять - вона може допомогти астрономам дізнатися більше про народження Сонячної системи і про те, що вплинуло на розташування планет навколо Сонця.