En stjernernes indtrængers indvirkning på vores solsystem

Solsystemet blev dannet af en protoplanetarisk skive bestående af gas og støv. Da den samlede masse af alle objekter ud over Neptun er meget mindre end forventet, og kroppe der for det meste har hældt, excentriske baner, det er sandsynligt, at en eller anden proces omstrukturerede det ydre solsystem efter dets dannelse. Susanne Pfalzner fra Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland, og hendes kolleger præsenterer en undersøgelse, der viser, at en nær fly-by af en nabostjerne samtidigt kan føre til den observerede lavere massetæthed i den ydre del af solsystemet og ophidse ligene der til excentriske, skrå baner. Deres numeriske simuleringer viser, at mange yderligere kroppe ved høje tilbøjeligheder stadig venter på opdagelse, måske også den undertiden postulerede "planet X".

Resultaterne er offentliggjort i Astrofysisk Journal .

For en nær katastrofe for milliarder af år siden kunne have formet de ydre dele af solsystemet, samtidig med at de indre områder stort set forbliver uberørte. Forskere fra Max Planck-instituttet for radioastronomi i Bonn og deres samarbejdspartnere fandt ud af, at en nær fly-by af en anden stjerne kan forklare mange af de funktioner, der observeres i det ydre solsystem. "Vores gruppe har i årevis ledt efter, hvad fly-bys kan gøre ved andre planetsystemer, aldrig i betragtning af, at vi faktisk kan leve rigtigt i et sådant system, "siger Susanne Pfalzner, projektets hovedforfatter. "Skønheden i denne model ligger i dens enkelhed."

Grundscenariet for solsystemets dannelse har længe været kendt:Solen blev født fra en kollapsende sky af gas og støv. I processen, der blev dannet en flad skive, hvor store planeter voksede, sammen med mindre genstande som asteroiderne, dværgplaneter, osv. På grund af diskens planhed, planeterne forventes at gå i kredsløb i et enkelt plan, medmindre der skete noget dramatisk. Ser man på solsystemet lige til Neptuns kredsløb, alt virker fint:De fleste planeter bevæger sig på nogenlunde cirkulære baner, og deres banehældninger varierer kun lidt. Imidlertid, ud over Neptun, tingene bliver meget rodede. Det største puslespil er dværgplaneten Sedna, der bevæger sig på en skrå, stærkt excentrisk bane og er så langt udenfor, at den ikke kunne have været spredt af planeterne der.

Lige uden for Neptuns kredsløb sker der en anden mærkelig ting. Den samlede masse af alle objekter falder dramatisk med næsten tre størrelsesordener. Dette sker på omtrent samme afstand, hvor alt bliver rodet. Det kan være tilfældigt, men sådanne tilfældigheder er sjældne i naturen.

Susanne Pfalzner og hendes kolleger foreslår, at en stjerne nærmer sig solen på et tidligt tidspunkt, stjæle det meste af det ydre materiale fra solens protoplanetariske skive og kaste det, der var tilbage i skrå og excentriske baner. Udfører tusindvis af computersimuleringer, de kontrollerede, hvad der ville ske, når en stjerne passerer meget tæt og forstyrrer den engang større disk. Det viste sig, at den bedste pasform til nutidens ydre solsystemer kommer fra en forstyrrende stjerne med samme masse som solen eller noget lettere (0,5-1 solmasser), som fløj forbi på cirka tre gange Neptuns afstand.

Imidlertid, det mest overraskende fund var, at en fly-by ikke kun forklarer de mærkelige kredsløb om objekterne i det ydre solsystem, men giver også en naturlig forklaring på flere andre uforklarlige træk ved solsystemet, herunder masseforholdet mellem Neptun og Uranus, og eksistensen af ​​to forskellige populationer af Kuiper Belt -objekter.

"Det er vigtigt at blive ved med at undersøge alle de mulige muligheder for at forklare strukturen i det ydre solsystem. Dataene stiger, men stadig for sparsom, så teorier har masser af svingrum til at udvikle, "siger Pedro Lacerda fra Queen's University i Belfast, medforfatter af papiret. "Der er en vis fare for, at en teori krystalliserer sig som sandhed, ikke fordi den forklarer dataene bedre, men på grund af andet pres. Vores papir viser, at meget af det, vi i øjeblikket ved, kan forklares med noget så simpelt som en fantastisk fly-by. "

Det store spørgsmål er sandsynligheden for sådan en begivenhed. I dag, fly-bys endnu flere hundrede gange mere fjernt er heldigvis sjældne. Imidlertid, stjerner som vores sol er typisk født i store grupper af stjerner, der er meget tættere pakket. Derfor, tætte fly-bys var betydeligt mere almindelige i en fjern fortid. Udfører en anden type simulering, teamet fandt ud af, at der var 20 til 30 procent chance for at opleve et fly-by i løbet af de første milliarder år af solens liv.

Dette er ikke et sidste bevis på, at en stjernefly-by forårsagede de rodede træk ved det ydre solsystem, men det kan gengive mange observationer og virker relativt realistisk. Indtil nu, det er den enkleste forklaring, og hvis enkelhed er en gyldighedsmarkør, denne model er de bedste kandidater hidtil.

"Sammenfattende, vores close-by-scenario tilbyder et realistisk alternativ til nuværende modeller foreslået til at forklare de uventede funktioner i det ydre solsystem, "slutter Susanne Pfalzner." Det bør betragtes som en mulighed for at forme det ydre solsystem. Styrken ved fly-by-hypotesen ligger i forklaringen på flere ydre solsystemegenskaber ved en enkelt mekanisme. "