Мигрирующие планеты

Мысль о миграции планет на первый взгляд кажется абсурдной, ведь каждая из них движется по орбите, которая поддерживает идеальный баланс между внутренним притяжением от гравитации Солнца и естественной тенденцией планеты вылететь в космос по прямой линии.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ОБЛАКА ООРТА

Совсем недавно астрономы предложили новую модель движения планет. Загвоздка была в одном вопросе, который долго мучил астрономов, – облако Оорта, этот венец из триллионов комет, окружающий Солнечную систему, словно шумная ледяная кольцевая дорога.

Единственное объяснение данного феномена – это то, что кометы в облаке Оорта образовались намного ближе к Солнцу. Но газовые планеты гиганты вскоре выросли настолько, что их гравитация позволила «расчистить» кометы, которые возникли вокруг них. Именно эти малые тела, отлетевшие к внешнему краю Солнечной системы, образовали облако Оорта.

ПОРТЯЩИЕСЯ ОРБИТЫ

Представьте себе одну планету гиганта, которая вращается сквозь облако комет в нескольких сотнях миллионов километров от своей звезды. В результате каждой встречи с кометой планета теряет немного своего импульса (количества движения), передаваемого комете, из-за чего ее выбрасывает в сторону облака Оорта. Постепенно планеты по спирали двигаются в сторону своего солнца, продолжая «портиться» после встреч с астероидами. Фаза горячего юпитера заканчивается или столкновением со звездой, или стабилизацией орбиты благодаря плотному газу вокруг звезды.

СМЕЩЕНИЕ К СОЛНЦУ

Однако каждое гравитационное воздействие, отбрасывающее крошечную планету к краю Солнечной системы, крадет энергию у ответственной за это планеты-гиганта, что всякий раз заставляет планету незначительно приблизиться к Солнцу.

В системе, в которой доминирует одна тяжелая планета, этот процесс продолжался бы до тех пор, пока она не сместилась бы максимально близко к своей звезде, а возможно, и столкнулась бы с ней. Этим может объясняться число горячих планет-гигантов, вращающихся вблизи родительской планеты, обнаруженных вокруг других солнц.

Но в Солнечной системе ситуация намного сложнее. Во-первых, соперничают друг с другом четыре планеты-гиганта, и все они сохранили некое расстояние от Солнца. В 2005 году команда ученых под руководством Гарольда Левисона произвела точное моделирование процесса миграции планет в пределах нашей Солнечной системы и обнаружила нечто неожиданное.

ВЛИЯНИЕ И ПРИВЛЕЧЕНИЕ

Сами газовые гиганты, похоже, образовались чуть больше пары миллионов лет назад вблизи той области, где сегодня вращается Юпитер. Прокладывая себе путь через скопление мелких ледяных объектов, они влияли друг на друга своим взаимным гравитационным притяжением. В конечном итоге такое разбрасывание заставило Юпитер чуть-чуть сдвинуться внутрь, а остальные планеты начали по спирали двигаться во внешнем направлении с гораздо большей скоростью.

Примерно через 700 млн. лет Сатурн достиг резонансного расстояния, на котором он вращается по своей орбите со скоростью, равной половине скорости Юпитера, усиливая тем самым гравитационный эффект на Уран и Нептун. На недолгое время внешние ледяные гиганты были отброшены на хаотичные, быстро меняющиеся орбиты, намного более эллиптичные по форме, чем сегодня.

Именно в этот турбулентный период жизни Солнечной системы, который закончился, когда внешняя спираль Сатурна провела его мимо резонансной дистанции, образовался рассеянный диск, а Уран наклонился относительно эклиптики.