США: загадки окраски транснептуновых объектов раскрывают древний пролёт звезды мимо Солнечной системы

Новая гипотеза учёных из Центра суперкомпьютерных вычислений Юлиха проливает свет на одну из самых загадочных особенностей внешней Солнечной системы — неоднородное распределение цветов и орбит транснептуновых объектов (ТНО). Согласно результатам численного моделирования, в первые миллионы лет после формирования Солнечной системы мимо неё могла пройти звезда на расстоянии около 110 астрономических единиц, что стало триггером для структурных изменений в поясе Койпера и окрашенной мозаике его объектов.

Современные наблюдения показали, что ТНО — тела, расположенные за орбитой Нептуна, — имеют сильно различающиеся орбитальные параметры и спектральные уклоны. Одни движутся по вытянутым, наклонённым орбитам, другие сохраняют почти круговые траектории. Поверхности этих объектов варьируются от насыщенно-красных до серо-синих оттенков. Однако ни расстояние до Солнца, ни масса объекта не объясняют столь резкой цветовой дисперсии.

Моделирование предполагает, что в первичном газопылевом диске цвет ТНО зависел от их изначального положения: объекты, сформировавшиеся ближе к Солнцу, имели ярко-красные поверхности, а те, что находились дальше, — серые. Пролёт звезды привёл к перераспределению тел: красные тела остались на стабильных, низконаклонённых орбитах, в то время как серые были выброшены на более вытянутые и наклонённые траектории.

Астрономические обзоры OSSOS и DES зафиксировали, что объекты с наклоном орбиты свыше 21 градуса и эксцентриситетом выше 0.42 почти никогда не бывают красными. Зато так называемый «холодный» пояс Койпера, где орбиты близки к круговым и лежат в плоскости эклиптики, преимущественно состоит из ярко-красных объектов, что прямо соответствует модели звёздного возмущения.

Более того, учёные предсказывают, что среди далёких ТНО с перигелиями более 60 а.е. и ретроградным движением красные объекты практически не встречаются. Эти гипотезы могут быть подтверждены в ближайшие годы с началом работы обсерватории Веры Рубин (LSST), которая ожидаемо обнаружит десятки тысяч новых тел за пределами орбиты Нептуна.

Интересно, что предложенная модель объясняет не только распределение ТНО, но и цвета нестабильных спутников планет-гигантов, которые, как предполагается, были захвачены из внешней части диска. Среди них также не обнаружено красных объектов, что подтверждает представление о том, что эти тела сформировались в более удалённых, холодных регионах.

В отличие от теории нестабильной миграции планет, требующей многочисленных уточнений и параметров, сценарий пролёта звезды позволяет объяснить одновременно динамику орбит и спектральные характеристики объектов без введения дополнительных факторов. Это укрепляет позицию гипотезы, в которой ключевую роль в формировании внешней архитектуры Солнечной системы сыграли не только внутренние процессы, но и внешние гравитационные воздействия — в частности, близкий пролёт соседней звезды в ранней истории Солнечной системы.