Астрономы объяснили появление удаленных планет-гигантов подобных гипотетической Девятой планете

В 2016 году ученые заметили аномалии в орбитах объектов Пояса Койпера — области системы за орбитой Нептуна. Тела там распределены так, будто на них влияет массивное тело — гипотетическая Девятая планета. Искать гипотетического гиганта сложно из-за недостатка солнечного света. Весной 2025 года ученые нашли «медленно двигающуюся точку» которая может оказаться заветным объектом. Как массивная планета могла попасть на такую орбиту и удержаться там, не вылетев из системы?

К сожалению, известно очень мало экзопланет на удаленных орбитах. Причина проста — их очень сложно «ловить» существующими инструментами. Большинство экзопланет (4,4 тысячи объектов) обнаружено по падению яркости звезды, когда планета загораживает ее свет. Еще 1,5 тысячи — по колебанию светила из-за гравитационного влияния планет. В общем, оба метода подходят для поиска больших и массивных планет на близких к светилу орбитах — меньше орбиты Меркурия в Солнечной системе.

Тем не менее, астрономам повезло найти несколько удаленных экзопланет. Например, газовый гигант GU Рыбы b «летает» как минимум в двух тысячах астрономических единиц от своей звезды (астрономическая единица — среднее расстояние от Солнца до Земли). Для сравнения: Плутон отлетает максимум на 49 астрономических единиц, а гипотетическая Девятая планета находится, по оценкам, в 700 астрономических единицах от центра системы.

Как показало новое исследование, чрезвычайно удаленные планеты-гиганты — не аномалия, а побочный «продукт» эволюции систем. Авторы работы, результаты которой опубликованы в журнале Nature Astronomy, смоделировали поведение тысяч разных планетных систем в условиях «звездных яслей». Они рассмотрели и системы у двойных звезд, и системы с разным соотношением газовых и ледяных гигантов.

«Когда планеты-гиганты разбрасывают друг друга через гравитационные взаимодействия, некоторые из них отлетают далеко от своей звезды. Если это происходит в определенных временных рамках, и при подходящих условиях окружающего космоса, то эти планеты не вылетают из системы, а застревают на чрезвычайно широких орбитах», — объяснил главный автор исследования Андре Изидоро, исследователь из Университета Райса (США).

Ученые считают орбиту широкой, если ее дальняя точка находится на расстоянии от ста до 10 тысяч астрономических единиц от звезды. Если бы вблизи не было других звезд, система не могла бы удержать отлетевшую на такое расстояние планету. «Соседи» по «звездным яслям» помогают гравитационно стабилизировать орбиту «беглеца».

Согласно результатам моделирования, эффективность «поимки» улетающего гиганта— от одного до пяти процентов. В системах подобных Солнечной — от пяти до 10 процентов.

Молодая Солнечная система прошла через две важные фазы нестабильности: рост Урана и Нептуна и позднее «разбрасывание» газовых гигантов. Если система в эти периоды оставалась в «звездных яслях», то с вероятностью до 40% она могла отбросить и удержать объект вроде Девятой планеты.

«На каждую тысячу звезд мы ожидаем увидеть примерно одну планету на широкой орбите. Это количество может показаться незначительным, но Галактике миллиарды звезд, так что в итоге получается немало», — пояснил Андре Изидоро.

Проведенное моделирование упростило подбор систем-кандидатов для поиска удаленных планет. В первую очередь стоит исследовать звезды с высокой металличностью, рядом с которыми уже открыты газовые гиганты. Такие наблюдения начнутся с запуском обсерватории Веры Рубин. Она же поможет подтвердить или опровергнуть существование гипотетической Девятой планеты в Солнечной системе.

Материал опубликован при поддержке сайта naked-science.ru