Пети газов гигант беше изхвърлен от слънчевата ни система?

Слънчевата ни система има осем официални планети - четири газови гигантски свята като Юпитер и четири малки скалисти света като Земята. Но докато Слънчевата система беше на 600 милиона години, тя можеше да има пета планета-гигант. Нещо повече, Земята може би е била пощадена от сблъсък с Марс или Венера от процеса, при който този пети гигантски свят е бил изхвърлен от нашата Слънчева система.

Д-р Дейвид Несворни от Югозападния изследователски институт в Боулдър, Колорадо, е автор на статия по този въпрос, публикувана в The Astrophysical Journal Letters този месец (ноември 2011 г.). Той използва това, което се нарича скачаща теория на Юпитер, за да направи заключението, че Слънчевата система първоначално е можела да има пет газови гигантски свята.

Image Credit: Югозападният изследователски институт

Според Несворни, 600 милиона години в историята на нашата Слънчева система, орбитите на гигантските планети са били засегнати от динамична нестабилност . Това е гравитационна нестабилност, причинена от факта, че много тела в орбита около слънцето. В резултат на тази нестабилност гигантските планети и по-малките тела се разпръснаха една от друга.

Според този сценарий някои малки тела се преместват в пояса на Койпер, за да се превърнат в обекти като Плутон и Ерис. Други малки тела пътуваха навътре, произвеждайки въздействия върху земните планети и оставяйки зад кратерите на Луната, които виждаме и до днес. Гигантските планети също се движеха, каза Несворни. Юпитер, например, който днес е най-голямото тяло в нашата Слънчева система, освен слънцето, разпръсна повечето малки тела навън и се премести навътре.

Този сценарий обаче представлява проблем. Бавните промени в орбитата на Юпитер, като тези, очаквани от взаимодействие с малки тела, биха донесли твърде много инерция на орбитите на земните планети, раздвижвайки или нарушавайки вътрешната слънчева система и евентуално причинявайки Земята да се сблъска с Марс или Венера. Несворни каза:

Колеги предложиха умен начин за справяне с този проблем. Те предложиха орбитата на Юпитер бързо да се промени, когато Юпитер се разпръсна от Уран или Нептун по време на динамичната нестабилност във външната Слънчева система.

Теорията за скокове-Юпитер, както е известно, е по-малко вредна за вътрешната Слънчева система, тъй като орбиталната връзка между планетите на Земята и Юпитер е слаба, ако Юпитер скача.

Несворни проведе хиляди компютърни симулации на ранната Слънчева система, за да тества теорията за скока-Юпитер. Той откри, че както се надяваше, в симулациите Юпитер всъщност скочи, като се разпръсна от Уран или Нептун. Когато скочи обаче, Уран или Нептун бяха извадени от Слънчевата система. Тъй като и двете планети все още обикалят около слънцето, Несворни каза:

Нещо явно не беше наред.

Мотивиран от тези резултати, Несворни се запита дали ранната Слънчева система може да има пет гигантски планети вместо четири.

Пети газов гигант в нашата слънчева система? Ако изобщо съществуваше, гравитационните нестабилности го изтласкаха от семейството на нашето слънце. Image Credit: Югозападният изследователски институт

Провеждайки симулациите с допълнителна гигантска планета с маса, подобна на тази на Уран или Нептун, нещата изведнъж паднаха на мястото си. Една планета е изхвърлена от Слънчевата система от Юпитер, оставяйки четири планети-гиганти зад себе си, а Юпитер скочи, оставяйки земните планети необезпокоявани. Той каза:

Възможността, че Слънчевата система първоначално е имала повече от четири гигантски планети и е изхвърлила някои, изглежда немислима с оглед наскорошното откриване на голям брой свободно плаващи планети в междузвездното пространство, което показва, че процесът на изхвърляне на планетата може да бъде общ явление.

Извод: Компютърни симулации от астроном от Югозападния изследователски институт в Боулдър предполагат, че някога нашата слънчева система може да е имала пет планети-гиганти, вместо четири. Д-р Дейвид Несворни използва това, което се нарича теория за скокове на Юпитер, за да достигне до това заключение.