A tudósok továbbra is tanulmányozzák a Naprendszert, és ez nagyon érdekes. Például a modern bolygón keringő pályák olyan nyomokat tartalmaznak, amelyek feltárják a Naprendszer eredete súlyos körülményeit - és valószínűleg egy csillagközi óriás létezését, amely már régen eltévedt. Naprendszerünk olyan, mint egy bűncselekmény, amely 4,6 milliárd évvel ezelőtt történt.
A modern pálya körüli kikötői nyomokat tartalmaznak, amelyek feltárják a naprendszer eredete súlyos körülményeit - és valószínűleg egy csillagközi óriás létezését, amely régen eltévedt.
Naprendszerünk olyan, mint egy bűncselekmény, amely 4,6 milliárd évvel ezelőtt történt.
A kráterekkel szétszórt felületek, az elmozdult bolygó körüli pályák és a bolygóközi törmelékek felhői a falra fröccsenő vér kozmikus analógjai és az üldözésből kilépő autó csúszási jelei. Ezek és más nyomok bolygónk családunk kaotikus eredetéről szólnak.
Ezek között a lábnyomok az elveszett testvérre, a 9. bolygóra (nem, nem a Plutonra) utalnak, amelyet a háború gravitációs vontatóján dobtak el, amely a Naprendszer eredeti kialakulását kísérte.
Manapság négy hatalmas bolygó uralja a Naprendszer perifériáját: Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és Neptunusz. Mögöttük van a Kuiper-öv - egy jégszilánk, amelyben Plutont találtak.
"Ne gondolja, hogy a Naprendszer perifériája mindig ugyanaz volt, mint most" - mondja David Nesvorny, a Colorado-i Boulder délnyugati kutatóintézetének bolygó tudósa, aki először a szökött bolygó létezését támogatta 2011-ben. év.
Nesvorni azon tudósok egy csoportjának tagja, akik megpróbálják kitalálni, hogyan alakult a naprendszer létezésének első néhány száz millió évében. Korszerű számítógépes modellek felhasználásával a kutatók összeállították az újszülött bolygók közötti ütközések ütemtervét, amelyek viszonylag közel álltak egymáshoz - váltakozva siklottak és ugrottak az egyik pályáról a másikra. Ezek a modellek sok apró részletet tártak fel arról, hogy a bolygók, aszteroidák és üstökösök miként forognak a Nap körül.
Promóciós videó:
Csak egy probléma volt. A szimulált forgatókönyvek általában azzal járnak, hogy Uránt vagy Neptunust kiürítik a Naprendszerből, ahogy Nesvorny szeptemberben írta az Asztronomia és asztrofizika éves áttekintésében.
Mivel a valóságban Uránusz és Neptunusz a helyükön marad - az űrhajók mind az egyiket, mind a másikot meglátogatták - ezekben a forgatókönyvekben valami nem működött be. Mint sok kutató gyanítja, az ötödik óriási bolygó valószínűleg kulcsszerepet játszik ebben a rejtélyben és a Naprendszer története hiányzó láncában.
Elveszett bolygó
A csillagászok számítógépes modellekre támaszkodnak az ősi jelenetek újrateremtése érdekében, ezer különböző napenergia-rendszer létrehozásával, ezer különböző módon. A fizikai törvényeket és bármilyen kezdeti bolygópozíciót átalakítják a programkódba. A kutató beállítja a paramétereket - itt egy bolygó, itt egy csomó aszteroida -, majd hátradőlt a székében, és hagyja, hogy a szimulált környezet elvégzi az összes munkát érte. Néhány hét valós időben - a modellben évek milliói után - a csillagász ellenőrzi az eredményeket, hogy megtudja, mi történt a Naprendszerrel. Minél közelebb van a valósághoz, annál sikeresebb a modell.
Ezt csinálta Nesvorni 2009-ben. Virtuális napenergia-rendszerekbe merült, hogy megpróbálja megmenteni a virtuális Uránt és a virtuális Neptunust a mély űrben lévő virtuális útvonalaktól.
A probléma Jupiter volt, egy óriási huligán bolygó, amelynek gravitációja elég messzire eljuthat ahhoz, hogy kisebb bolygók és különféle törmelékek körül tudják mozgatni. A mai napig a legsikeresebb szimulációban Jupiter és a két külső bolygó egyike lepattanott egymásra, és végül bekerült a jelenlegi pályájába. De ez az összes modellnek csak egy százalékában történt. Az esetek fennmaradó 99% -ában a Jupiter olyan erősen dobta az Uránt vagy Neptunust, hogy elhagyták a Naprendszert és soha nem tértek vissza ehhez.
"Ez nagyon rejtélyesvé tette a helyzetet, mivel tudtuk, hogy Uránusz és Neptunusz a jelenlegi formájában továbbra is létezik" - mondja Nesvorni. Tehát folytatta a kísérletezést. Számtalan különféle forgatókönyvet szimulált egy év után elkezdte gondolkodni a mártír bolygók felvételéről - további bolygók feláldoztak, hogy megmentsék a többit.
"Csak azt szimuláltam a létezésüket, hogy megnézzem, mi történt, és nem azért, mert komolyan gondolkodtam maga az ötlet mellett" - mondja Nesvorni. "De akkor rájöttem, hogy benne lehet ésszerű gabona." Kb. 10 000 forgatókönyvet készített, megváltoztatva az extra bolygók számát, eredeti helyüket és mindegyik tömegét.
A legjobb lehetőség, amely a legpontosabban megjósolta naprendszerünk jelenlegi állapotát, kiderült, hogy az extra bolygó a Szaturnusz és az Uránus eredeti pályáinak között helyezkedik el. A tömeg szempontjából a bolygó megközelítőleg azonos volt az Uránussal és Neptunussal, majdnem tizenötször nagyobb volt, mint a Föld. Ez egy olyan bolygó, amely ütközhet a Jupiter pályáján, és kiszállhat a Naprendszerből.
A grafikon azt mutatja, hogyan változott a bolygók és a nap közötti távolság az idő múlásával. Az első néhány millió évben a számítógépes modellben a pálya lassan változott, majd szoros kapcsolat alakult ki a Saturn (zöld) és az extra bolygó (lila) között, ami a pályák destabilizálódásához vezetett. Pontozott vonalak jelzik a pályák aktuális méretét. (Forrás: a D. Nesvorny anyagából származik / a Tudható magazin csillagászat és asztrofizika szakasza, 2018.)
Az esélyek továbbra is csekélyek. A későbbi modellekben ez az igazítás az idő kb. Öt százalékával sikerrel zárult le. „A naprendszer jelenlegi létezése sem tipikus, sem kiszámítható” - jegyezte meg Nesvorny 2012-ben a kollégájával, Alessandro Morbidellivel, a Francia Riviéra Megfigyelő Intézetével közösen írt papírban. Ennek ellenére a modell jelentős javulást jelentett azokhoz a modellekhez képest, amelyek csak a négy ismert óriási bolygót tartalmazzák, amelyeket ma ismerünk és szeretünk.
"Ha feltételezzük, hogy egy ötödik bolygó megkönnyíti, sokkal könnyebben megmagyarázhatjuk, mi történik" - mondja Sean Raymond, a franciaországi Bordeaux-i Egyetem bolygótudósa. És bár a bizonyítékok többnyire közvetett, "sokkal logikusabb azt feltételezni, hogy akkor is volt egy ötödik bolygó".
Ez nagyon vitatott feltételezésnek tűnik. Hogyan tudnak a csillagászok bármit is tudni arról, mi történt négy milliárd évvel ezelőtt, még azokkal a bolygókkal is, amelyeket most megfigyelhetünk, nem is beszélve azokról, amelyekről nem tudunk semmit? Kiderül azonban, hogy a bolygók sok ifjúsági harcheget hagytak bizonyítékként a jövő nyomozói számára.
Bolygóközi vér fröccsöntése
"Több mint biztosak vagyunk abban, hogy a bolygók nem azokról a helyekről származnak, ahol ma vannak" - mondta Nathan Keib, a normani Oklahoma Egyetem bolygótudósa.
Ez a felismerés azonban nemrégiben történt. A történelem nagy részében az asztrológusok nem kételkedtek abban, hogy a bolygók mindig a jelenlegi pályájukon voltak. De az 1990-es évek elején a kutatók rájöttek, hogy valami hiányzik egy ilyen modellből.
Neptunusz és Triton.
A Neptunusz pályáján túl található a Kuiperi öv, a napot körülvevő jéghulladék szétszóródása. "Ez a vér fröccsent a falon" - mondja Konstantin Batygin, a kaliforniai Technológiai Intézet bolygó tudósa.
Kuiper öv tárgyainak elhelyezkedése az elkerülhetetlen következtetéshez vezetett a kutatóknak: Neptunának sokkal közelebb kellett volna lennie a Naphoz, mint ahogyan azt jelenlegi helyzete sugall. Számos Kuiper-öv-objektum koncentrikus pályákon összerakódik, amelyek homályosan hasonlítanak a zenei lemez hornyaihoz. Ezek a pályák alig vannak véletlenszerűek - közvetlenül kapcsolódnak a Neptunussal.
Például Plútó a Kuiper öv leghíresebb lakosa. Ő és a számunkra ismert utazótársainak pár száz pontosan két fordulatot hajt végre a Nap körül azon a három körben, amelyet Neptunusz készít ugyanazon időszak alatt. Az öv egyéb hulladékáramai egy teljes fordulatot eredményeznek minden kettőnél, amelyet a Neptun befejez - vagy inkább négy minden hétnél.
A Kuiperi övet külső befolyás nélkül nem lehetett így előállítani. Ha azonban feltételezzük, hogy a Neptunusz közelebb állt a Naphoz, majd kifelé haladt, akkor a gravitációs erő elég erős lenne ahhoz, hogy a bolygóközi törmeléket a hálóiban elkapja, és ezen szokatlan pályákra továbbítsa.
Ez a modell megmutatja, hogy a külső bolygók (bal oldali kép) szoros elrendezése hogyan változhat az idő múlásával. A Jupiter és a Szaturnusz pályái konvergálnak (középső kép), ami az összes többi pálya megváltozásához vezet. Pontosabban ebben a modellben az Uránust és a Neptunust felcserélik. Egy idő múlva (a jobb oldalon lévő kép) az űrhajók szétszóródnak - némelyikük a Kuiperi övben helyezkedik el, miközben a bolygók elkezdik mozogni a jelenlegi pályájuk felé. (Forrás: adaptálva az Astromark / Wikimedia Commons-tól.)
Ez egybeesett néhány évtizeddel korábban kapott modell előrejelzéseivel.
A bolygók kialakulása a Naprendszerben szétszórt törmelék rendetlenséget hagyott maga után. Minden olyan fragmentum, amely túl közel került a Neptunuszhoz, elkerülhetetlenül a gravitáció hatására esik. Mivel minden akciót egyenlő erősségű ellenállás követ, minden alkalommal, amikor Neptunusz lenyomta a szilánkot, maga is ellenkező irányba mozdult. Lassan, de biztosan, Neptunusz kilógott a naptól.
A Neptunusz migrációs folyamata más óriási bolygókra is vonatkozik. Végül is Jupiter, Saturn és Uránus ugyanazon a törmelékmezőn ment keresztül, és hasonló gravitációs kölcsönhatásokkal foglalkoztak. És ha Neptunusz új helyre költözött, akkor ennek kellett volna történnie az összes többi óriásbolygóval is.
És ez a folyamat nyilvánvalóan nem volt zökkenőmentes.
Az egész törmelékkel való folyamatos ütközéseknek az óriási bolygók pályafutásait tökéletes, karcsú körökké kellett fordítaniuk - ugyanúgy, mint a fazekas keréken lévő agyagot a fazekas kemény keze simítja. A keringési pályák azonban kiderült, hogy nagyon eltérőek. Ehelyett az óriásbolygók kissé hosszúkás és torzított pályákon mozognak. Mintha valaki megütne egy kereket, átalakítva az egyszeri kerek edényeket.
Jupiter ugrál
2005-re a kutatók azonosították a tettet. Az új modellek azt sugallták, hogy az óriásbolygók egy ponton átmentek azon, amit a tudósok "dinamikus instabilitásnak" hívnak. Más szavakkal, mintegy egymillió évig minden őrült forgószélré változott. Ennek valószínűbb oka a Szaturnusz és az Uránusz, vagy a Neptunusz - vagyis az egyik jég óriás - közötti ütközések sorozata volt, amelyek közül az egyik közvetlenül a Jupiter felé irányult. Amint az elveszett bolygó közeledett, gravitációja meghúzta Jupiterét, lelassította és szűkebb pályára tolta. Jupiter azonban a betolakodó bolygót nem kevésbé erővel húzta el. A jég óriás, sokkal könnyebb, sokkal gyorsabban gyorsult, mint Jupiter lelassult, és elindult a napfénytől.
Egy ilyen esemény gravitációs pogrom lenne a Naprendszer számára. Jupiter mélyebben beugrott befelé, míg a külső bolygók többi része kifelé ugrott. Egy ilyen nyomás az óriási bolygók pályáit a jelenlegi állapotba hajlítaná. Ezenkívül megmentené a belső Naprendszert - a higanyt, a Vénust, a Földet, a Marsot és az aszteroida övet - a Jupiter és a Szaturnusz gravitációjától, amely egy másik probléma volt a legkorábbi modellekben.
Ami az Uránus vagy a Neptunusz eltávolításához vezet a rendszerből. A szimuláció e szakaszában Jupiter leggyakrabban eldobja az egyik jég óriást.
Ezt a problémát próbálta megoldani Nesvorny anélkül, hogy minden más megtört volna a működő szimulációkban. Az extra jég óriás veszi a Jupiter csapását, így a forgatókönyv többi része akadálytalanul képes kibontakozni.
"Ez nagyon valószínű" - mondja Batygin. "Egyáltalán nem tény, hogy mindig három pont helyett pontosan két jég óriás volt." Éppen ellenkezőleg, mondja, egyes számítások lehetővé teszik akár öt Neptunusz-szerű bolygó eredeti létezését.
Batygin és kollégái ezt a kérdést Nesvorni-val párhuzamosan vizsgálták, bár különböző okokból. "Megmutattam, hogy nem létezhet extra óriási bolygó" - mondja Nesvorni.
Jupiter nagy vörös foltja. A fotó készítette: Voyager 1.
Azt állította, hogy a naprendszerből való kikerüléskor ez a feltételezett bolygó nyomot hagyhatott itt-ott a Kuiper övben, a "hideg klasszikus öv" néven ismert területen. Ha a Kuiperi öv fánk lenne, Batygin folytatja, akkor a klasszikus hideg öv csokoládé töltelékévé válik - olyan tárgycsoport, amelynek keringési pályái gyakorlatilag ugyanazon a síkon helyezkednek el a Kuiper öv belsejében. Egy elhaladó bolygónak meg kellett volna szakítania ezeket a pályákat - legalábbis, úgy gondolta Batygin és kollégái.
Számítógépes modelljük megmutatta, hogy ilyesmi nem történt. Meglepetésükre, hogy a száműzött bolygó nem mentette volna el a klasszikus hideg övet a kimenetén. Ez nem bizonyítja a bolygó létezését - a kapott eredmény csak azt jelzi, hogy a Naprendszer jelenlegi formájában létezhetne, vele és anélkül. Lehet, hogy ez a bolygó tisztább lábnyomot hagyott? Vagy visszatérve a bűncselekmény helyének analógiájához, van-e csúszás nyomai? Nesvorni szerint ilyen nyomok megmaradhatnak.
Az igazság magja
A Kuiperi övnek van egy másik része - egy keskeny jeges törmelék, amelyet magnak neveznek, amelynek pályája nem felel meg a Neptunusz jelenlegi helyzetének. Eredete rejtély. Nesvorni 2015-ben azzal érvelt, hogy valószínűleg minden oka a Neptunusz elmozdulása a Naptól, amelyet egy elmúlt bolygó provokált.
Amint a Neptunusz a végső pályájára lépett és a törmeléket a sajátjának megfelelő pályákra söpörte, egy bizonyos ponton fel lehet szabadulni, amely elegendő mennyiségű hulladékból engedi fel a saját áramlását.
A modellek kimutatták, hogy ugyanaz a gravitációs hatás, amely miatt Jupiter ugrálhat pályáról orbitára, és kitoloncolhatja az extra bolygót a Naprendszerből, megtörtént volna a megfelelő időben, hogy Neptunust is tolja.
"Az eredmény valami hasonló a kernelhez" - mondja Nesvorni. "Ez közvetett bizonyíték … nem döntő."
Valójában soha nem fogjuk biztosan tudni, mi történt a Naprendszerben annak kialakulása során. "Nem írhatjuk a Naprendszer Bibliáját" - mondja Batygin. "Ezekről az eseményekről csak nagyon általános módon tudunk beszélni."
Ha a Naprendszer egyik lakóját valóban kiutasítják a határaitól, akkor jó társaságban van. Az utóbbi években a csillagászok számos szélhámos bolygót találtak a csillagok között sodródó bolygók között, amelyeket valószínűleg szintén kiűztek otthonukból. A felfedezés eredményeit a galaxis többi részére vetítve: „sokkal több Jupiter méretű szabadon bolygó létezik, mint csillagok” - mondja Nesvorni.
Ez túlzás lehet - a legfrissebb becslések szerint minden négy csillagnak csak egy Jupiter-szerű bolygója van -, ám ez még mindig milliárdnyi barangoló világot jelent. És ezek csak azok, amelyek méretükben összehasonlíthatók a Jupiterrel. Kibocsátóink valószínűleg kisebbek voltak - körülbelül Neptunusz méretére; és fogalmunk sincs, hány ilyen test jár a galaxisban. De tudjuk, hogy az világegyetem inkább a kis testeket részesíti előnyben, mint a nagyokat.
"Fogadok, hogy nagyon sok van" - mondja Nesvorni. Többek között a csillagászok ezer csillagrendszert fedeztek fel a Tejút során, és közülük sokan az ütközések jeleit sokkal nagyobb léptékben mutatják, mint a fentebb tárgyalt. "Elképesztő - mondja Nesvorni -, hogy a Naprendszer milyen rendben maradt."
Christopher Crockett
