Еще одна планета - и воцарится хаос

Планетные системы заполнены до отказа, укомплектованы без промежутков. Даже небольшое изменение в любой орбите может иметь катастрофические последствия — вся система потеряет стабильность. К такому выводу пришли астрономы Джулия Фанг (Julia Fang) и Жан-Люк Марго (Jean-Luc Margot) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США).

Исследование экзопланетных систем в нашей Галактике приводит к заключению, что весьма вероятно их образование по единому принципу. Единственным "настройщиком" гармонии планетных тел являются законы механического движения и гравитация. Философские рассуждения о возникновении и эволюции планет в Солнечной системе в конце ХХ века были дополнены модельными расчетами динамики планет, которые практически полностью исключали произвол в обращении планет по орбитам. Четко отрегулированный механизм планетарного масштаба, как оказалось, не потерпит произвольных вариаций сложившихся параметров. Проще сказать — если предположить возникновение новой планеты в пределах Солнечной системы, то гармония будет фатально нарушена, и система перейдет в хаотическое состояние с возможными катастрофическими преобразованиями в движении семейства планет.

Формирование Солнечной системы за миллиарды лет подразумевает фазу преобразований планетных тел — с катастрофическими столкновениями, перемещениями и формированием характерных особенностей: планет земного типа, пояса астероидов, планет-гигантов и не до конца исследованного пояса Койпера, к которому относится Плутон и подобные ему малые планетки, окраинное население Солнечной системы.

Проблема расположения планетных тел на орбитах вокруг центрального гравитирующего тела звезды возникла в новой реальности, связанной с исследованием экзопланет. Авторы Д. Фанг и Ж.-Л. Марго использовали экспериментальные наблюдения, обеспеченные космической обсерваторией Кеплер. В массивах данных "Кеплера" были выбраны экзопланеты с орбитальными периодами, меньшими 200 дней, а радиусы этих планет были в пределах от 1.5 до 30 радиусов Земли. Эти данные были положены в основу расчетов типичных динамических интервалов соседних экзопланет.

Читайте также: Дождик на Солнце — танец не для всех

Известно, что экзопланетные системы известны пока только по самым близким к их звёздам, довольно крупным планетам, достоверно выявленным. Это значит, что экспериментальные наблюдения не являются полными: можно увидеть лишь то, что увидеть легче всего. При этом есть опасность ограниченности наблюдательных данных, которая может привести к ошибочным результатам. Однако, достоверны расстояния между рядами экзопланет, зафиксированных с помощью "Кеплера". Проведение компьютерного моделирования в широком спектре возможных наборов планетных систем обеспечило интересный аналитический материал. Прорабатывались миллионы возможных сценариев развития экзопланетных систем, причем расстояния между планетами задавались по наблюдательным данным "Кеплера"- и выводы свидетельствовали о единообразии закономерностей формирования планетных систем. Причем расстояния от планет до звезды всегда были весьма сходны по соотношению между собой, и были похожи на хорошо известные планетологам расстояния между восемью планетами нашей Солнечной системы.

Если в моделируемую систему закладывали наличие дополнительной планеты, начинались хаос и катаклизмы. Планеты сталкивались, покидали систему, выброшенные гравитационным маневром, отправляясь в одиночное путешествие в космическое пространство. Даже среди систем, населенных всего тремя планетами, доля предельно устойчивых орбит составляла треть от общего числа, в системе с четырьмя планетами доля приближались к 45%, а с нарастанием числа планет в системе доля полностью заполненных орбит росла ещё выразительнее. Характерно, что рождение Луны, выброшенной при столкновении Земли с крупным астероидом на околоземную орбиту, вполне соответствует модельным расчетам при определенных параметрах модельной системы.

Авторы работы полагают, что обнаружили нечто фундаментальное в отношении формирования и эволюции планетных систем, а по мере увеличения количества достоверных данных о строении и динамике экзопланетных систем их выводы будут проверены на более обширном экспериментальном материале.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"