Місія Gaia дозволила дослідникам розуміти рух світил так, як ніколи раніше, навіть показавши можливі взаємодії між нашою Сонячною системою та найближчими зорями. Про це йдеться у нещодавно опублікованій статті.
Близький прохід сусідньої зорі та галактичний вплив
Старший науковий співробітник Інституту планетарних наук Натан Каіб і його колега Шон Реймонд (Університет Бордо) припустили, що недавній проліт зорі поблизу Сонячної системи, ймовірно, спричинив тривалий «кометний дощ», оскільки її гравітація могла сильно збурити орбіти об’єктів Хмари Оорта, штовхаючи їх у внутрішню Сонячну систему. Можливо, ми й досі відчуваємо наслідки цього прольоту.
HD 7977 — це сусідня зоря, схожа на Сонце, у сузір’ї Кассіопея, близький проліт якої був відкритий місією Gaia. Приблизно 2,5 млн років тому орбіти Сонця та HD 7977 зблизили ці дві зорі, але досі невідомо наскільки близько вони підійшли. Дані Gaia свідчать, що вони могли пройти на відстані від 4000 до 25 000 астрономічних одиниць одна від одної. Тепер Кайб і Реймонд показали, що орбіти комет із великим періодом свідчать, що HD 7977 пройшла на відстані 6000–10 000 а.о. від нашого Сонця, викликавши масовий потік нових комет у внутрішню частину Сонячної системи.
Gaia — космічна астрометрична обсерваторія Європейської космічної агенції, яка з величезною точністю вимірювала положення, відстані, власні рухи та яскравість майже двох мільярдів зір та інших об’єктів Чумацького Шляху. Для значної частини з них за даними Gaia також було визначено швидкість руху вздовж променя зору за допомогою спектрографа. Поєднання цих даних дозволило відтворити тривимірні траєкторії мільйонів зір, зокрема й HD 7977, та реконструювати їхній рух у минулому. Саме завдяки цьому астрономи змогли перевірити гіпотезу про близький проліт цієї зорі повз Сонячну систему близько 2,5 млн років тому.
Зазвичай саме гравітаційне поле Чумацького Шляху є головною зовнішньою силою, що повільно змінює орбіти крижаних тіл у хмарі Оорта. Водночас сама хмара сформувалася завдяки іншому процесу: спочатку планети-гіганти розсіяли малі тіла з протопланетного диска на дуже витягнуті орбіти, а вже згодом галактичні припливи та прольоти сусідніх зір поступово перетворили цей розподіл на майже сферичну оболонку навколо Сонця. Саме її називають хмарою Оорта — на честь нідерландського астронома Яна Оорта.
Ця галактична тяга також повинна домінувати в орбітах нових комет, що вперше потрапляють до нашої Сонячної системи (вплив планет і проходження біля Сонця можуть радикально змінити орбіти комет після їхнього початкового входу), і вона має залишати чіткий слід у напрямку, в якому орбіти комет спрямовані відносно середньої площини нашого Чумацького Шляху.
Аналіз орбіт довгоперіодичних комет
Якщо HD 7977 пройшла б так близько, як пропонують Кайб і Реймонд, її гравітаційний вплив тимчасово затінював би вплив Галактики, і галактичний підпис мав би бути відсутнім у сучасних орбітах комет. Саме це і виявили Кайб і Реймонд, коли аналізували орбіти нових комет.
«Розподіл орбіт комет свідчить, що ми живемо в незвичайний час, коли HD 7977 домінує у формуванні нових комет, а не велике гравітаційне поле Чумацького Шляху, як зазвичай. Це також означає, що ми переживаємо пізні стадії досить рідкісного й потужного зливу комет», — говорить Кайб.
Щоб перевірити цю ідею, Кайб та Реймонд провели серію комп’ютерних симуляцій, щоб зрозуміти, які кометні орбіти будуть спостерігатися в результаті проходження HD 7977 на різній відстані. Ці комп’ютерні моделі потім порівняли з проходженням 112 довгоперіодичних комет, які спостерігалися з 1989 року, коли професійні спостереження зробили можливим виявлення більшості нових комет в обох півкулях.
Довгоперіодичні комети рухаються дуже витягнутими еліптичними орбітами. Повний оберт зазвичай триває від тисяч до мільйонів років. Комети, що вперше потрапляють до внутрішньої Сонячної системи, зазвичай мають орбітальні періоди, які вимірюються мільйонами років. Натомість після одного чи кількох зближень із планетами-гігантами їхні орбіти змінюються, і періоди обертання можуть істотно скорочуватися. Дослідники встановили, що орбіти «нових» довгоперіодичних комет краще узгоджуються зі сценарієм гравітаційного впливу зорі HD 7977, яка, ймовірно, близько 2,5 млн років тому збурила хмару Оорта. Водночас орбіти комет, що раніше неодноразово відвідували внутрішню Сонячну систему, краще пояснюються тривалим впливом гравітаційного поля Чумацького Шляху.
Недоліки запропонованої моделі
Однак цей результат не є бездоганним. Таке рідко буває в науці, і у цьому наборі даних розміри орбіт комет не дуже добре збігаються з моделями близького підходу зорі.
«Як і в багатьох інших роботах, що моделюють утворення комет з довгим періодом, ми виявили, що розміри орбіт наших комет не дуже добре відповідають спостережуваному розподілу. Можливо, ми пропустили якусь важливу фізику у наших симуляціях. Ймовірно, це призвело до неправильного тлумачення даних про орбіти комет», — сказав Реймонд.
Цілком можливо, що або структура нашої Сонячної системи складніша, ніж передбачалося раніше, або сили, що діють, складніші, ніж враховували моделі. Або ж обидві ці ситуації відіграють свою роль. Наприклад, ми знаємо, що сили, крім гравітації, такі як поштовхи, які комета отримує від власних джетів і навіть від світла, можуть впливати на зміну орбіт.
Публікація нових даних про рух зір від телескопа Gaia триває, і через 6–12 місяців вона може допомогти науковцям у розумінні того, що відбувалося під час зближення з HD 7977.
Щороку астрономи відкривають дедалі більше комет, а нові телескопи дозволяють спостерігати ширше різноманіття небесних об’єктів із небаченою раніше точністю. Крім того, огляд обсерваторії Вери Рубін має виявити протягом наступного десятиліття величезну кількість нових комет і допоможе значно впевненіше встановити, чи справді гравітаційний вплив нашої Галактики відображається в їхніх орбітах.
За матеріалами phys.org
