Астрономія

Астрономи вирахували початкові орбіти Сатурна і Юпітера

Астрономи провели динамічний аналіз нестабільностей первісних орбіт планет-гігантів Сонячної системи, про що вони пишуть у журналі Icarus. Виявилося, що Юпітер і Сатурн могли сформуватися з газу, що знаходився у резонансі 2:1 на некругових орбітах. Крім того, кінцеві орбіти Урана та Нептуна визначаються комбінацією маси в первісному поясі Койпера та маси викинутого з системи крижаного гіганта.

Як формувалися орбіти планет Сонячної системи?

Наше розуміння еволюції Сонячної системи змінилося за кілька останніх десятиліть. Астрономи дійшли висновку, що орбіти зовнішніх планет з часом змінилися. Наслідком цієї міграції була епоха динамічної нестабільності, яка вплинула на розташування тіл у зовнішній частині Сонячної системи, і зокрема у поясі Койпера. Динаміка планет-гігантів залежала від властивостей первинного газового диска та перших твердих тіл, що сформувалися з нього. Ці ідеї призвели до розробки так званої моделі Ніцци — чітко сформульованої гіпотези динамічної еволюції Сонячної системи.

Згідно з цією моделлю, планети-гіганти сформувалися з газового диска на компактних резонансних орбітах. Згодом синхронізація орбіт системи катастрофічно зруйнувалася, коли одна або кілька планет вийшли з резонансу. Це запустило епоху динамічної нестабільності, яка згодом надала системі сучасний вигляд. Дослідники продовжують обговорювати конкретні аспекти моделі Ніцци, але ця гіпотеза широко вживана у астрономії.

Яке дослідження провели вчені?

Астрономи провели статистичний аналіз понад 6000 моделювань нестабільностей у моделі Ніцци. Згідно із загальним припущенням, Юпітер і Сатурн сформувалися на орбітах із резонансом 3:2. Це означає, що Юпітер здійснював три оберти навколо Сонця у той час, як Сатурн встигав обернутися навколо зірки двічі. Але нові розрахунки показують, що Юпітер та Сатурн мали орбіти з резонансом 2:1 та завищеним ексцентриситетом. Він становив від 0.025 до 0.15 перед нестабільністю.

Також дослідники змоделювали орбіти Урана і Нептуна. Виявилося, що вони визначаються масою поясу Койпера та крижаної планети-гіганта, яка вилетіла із Сонячної системи.

ексцентриситетом
Ексцентриситет показує, яку форму має орбіта. Чим ближчим він є до 0, тим кругліша вона буде, а наближення ексцентриситету до 1 робить орбіту еліптичною.