05.04 - 05:36

Асимметрия троянских астероидов указала на миграцию Юпитера издалека


 

Компьютерное моделирование влияния миграции планет на орбиты малых тел позволило оценить перемещение Юпитера в ранней Солнечной системе. Оказалось, что соответствующие наблюдаемым параметры двигающихся по орбите Юпитера астероидов — троянцев — воспроизводятся в случае формирования планеты-гиганта почти в четыре раза дальше текущего положения. В частности, модель правильно воссоздала асимметрию троянцев, которая заключается в существенной разнице количества этих тел в двух группах. Авторы называют полученные данные первой информацией о значительных изменениях орбиты Юпитера в прошлом. Результаты приняты к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, препринт опубликован на сервере arXiv.org.

Солнечная система является хаотической, то есть сколько угодно малые неточности в знании ее параметров исключают достоверное определение ее состояний в далеком прошлом или будущем. Для реалистичных ошибок сегодня возможно предсказание орбит планет примерно на 60 миллионов лет вперед или назад. С улучшением аппаратуры стоит ожидать увеличения этого времени, но ни при какой мыслимой точности оно не приблизится к возрасту самой Солнечной системы, который составляет около 4,5 миллиардов лет.

Открытие многочисленных экзопланет показало астрономам, что планетные системы у других звезд непохожи на Солнечную. В частности, непонятно, почему столь распространены горячие юпитеры — крупные газовые гиганты на очень близких к звездам орбитах. Согласно современным представлениям, во время роста зародыши планет перемещаются значительно ближе к звездам благодаря взаимодействию с газообразным протопланетным диском, что может объяснять высокую встречаемость горячих юпитеров. Однако непосредственное влияние данных процессов на эволюцию ранней Солнечной системы не до конца понятно.

В работе под руководством Диего Туррини (Diego Turrini) из Института космической астрофизики и планетологии в Италии описывается моделирование миграции крупных внешних планет в ранней Солнечной системе и влияние этого процесса на малые тела. Особое внимание авторы уделили астроидам из семейств Хильды и троянцам. Первые входят в главный пояс астероидов, расположенный между Юпитером и Марсом, но находятся с Юпитером в орбитальном резонансе 3:2. Троянцы движутся по траекториям крупных планет, в частности Юпитера, в орбитальном резонансе 1:1. Они представлены двумя группами, которые расположены вблизи точек Лагранжа L4 и L5, то есть примерно на 60 градусов обгоняя планету или отставая от нее. Наблюдения показывают, что обгоняющая Юпитер группа троянцев больше отстающей примерно на 50 процентов в зависимости от размеров тел. Эта асимметрия не находила ранее полноценного объяснения.

Новое численное решение задачи N тел было проведено для временного масштаба в миллионы лет с шагом в 50 дней, что позволяет корректно воспроизводить динамику для планет на орбитах с радиусом от четырех астрономических единиц и более. Также авторы учли эффекты, такие как аэродинамическое сопротивление газа, которое испытывают небольшие частицы, и приливное сопротивление газа, которое сказывается на движении планетных ядер. Оба эти явления были включены для имитации присутствия газообразного протопланетного диска, который исчезает под действием солнечного излучения в течение трех миллионов лет.

Моделирование показало, что ядра Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна начинают расти и мигрировать в моменты времени 2,31, 2,56, 2,70 и 2,70 миллионов лет после начала симуляции. Все большие планеты формируются далеко: Юпитер в 18 астрономических единицах (по сравнению примерно с пятью сегодня), а остальные — еще дальше вплоть до 25 астрономических единиц. К моменту, соответствующему трем миллионам лет после начала счета, планеты завершают рост и располагаются на окончательных орбитах. Эти движения значительно воздействуют на распределение малых тел. Авторы выделяют четыре основных эффекта. Во-первых, часть тел, изначально расположенных между 4 и 16 астрономическими единицами, оказываются помещены в главный пояс астероидов, который отстоит от Солнца примерно на 2,8 астрономических единиц. Некоторые из этих тел получают настолько вытянутые орбиты, что начинают пересекать орбиты планет земной группы, то есть попадают во внутреннюю часть Солнечной системы. Во-вторых, все крупные планеты захватывают на свою орбиту троянцев в начале фазы роста и мигрируют вместе с ними. В-третьих, множество тел оказывается с Юпитером в орбитальных резонансах 2:1, 3:2, 4:3 и 5:3. В-четвертых, возникает группа астероидов между орбитами Сатурна и Урана, соответствующая кентаврам в реальной Солнечной системе.

Модель успешно воспроизвела асимметрию троянцев и распределение эксцентриситетов их орбит. Однако суммарная масса этих групп астероидов оказалась на уровне 10-1–10-2 масс Земли, что значительно выше наблюдаемой сегодня, которая оценивается в 10-5. Авторы считают, что это связано с дальнейшей эволюцией, в частности, дестабилизирующим влиянием орбитального резонанса между самим Юпитером и Сатурном, или наличием массивного зародыша несформировавшейся планеты. Также не удалось правильно воспроизвести наклоны орбит троянцев: в модели они близки к нулю во всех случаях, а на самом деле могут достигать 30 градусов и более с максимумом около семи градусов. Аналогично удалось воспроизвести появление семейства Хильды, распределение эксцентриситетов и наклонов орбит для него, но его масса также оказалась не несколько порядков больше наблюдаемой.
Восстановление динамики Солнечной системы в прошлом является трудной задачей, которую невозможно решить каким-либо отдельным методом. В недавней работе геологи помогли астрономам узнать параметры орбит 200 миллионов лет назад. Также ученые нашли объяснение небольшому отклонению наблюдаемых орбит планет от резонансных, а также существованию систем с большими наклонами орбит планет. Про астроиды и важность их изучения мы делали тест «Строительный мусор Солнечной системы».

https://nplus1.ru/

Ключевые слова:
Читайте также:

Сколько стоит хорошая косметика? Мифы и правда о масс-маркете и люксе

Маркетологи изрядно потрудились над представлением людей, что «хорошо – это обязательно дорого». Хочешь качественный уход? Выложи всю зарплату! Мечтаешь о стойком макияже? Дорогие бренды помогут!
Подробнее »»

Вкратце о пилатесе

Пилатес – это система физических упражнений, направленная на развитие силы, гибкости и координации.
Подробнее »»

Можно ли тренироваться через боль: ответ Аниты Луценко

Хорошую" и "плохую" боль дилетанту в области фитнеса различить непросто
Подробнее »»

Ананасы: польза для организма, сведения о питательности

Колючий снаружи, сладкий внутри, ананас – это замечательный фрукт. Он принадлежит к семейству бромелиевых и является одним из немногих бромелиевых, чьи плоды съедобны.
Подробнее »»

Смерть друга бьет по психике сильнее, чем мы думаем

Уход из жизни близкого человека обычно происходит внезапно и становится тяжелым испытанием. А сколько времени должно пройти, чтобы зажили раны?
Подробнее »»

Читайте также:
19.05 - 08:07

Несколько способов контролировать стресс

Ни для кого не секрет, что регулярный стресс чреват серьёзными побочными эффектами, оказывающими влияние на здоровье и счастье человека.
Подробнее »»

19.05 - 07:32

Что можно и нельзя пить, если вы хотите похудеть

Узнайте, какие напитки самые калорийные
Подробнее »»

19.05 - 06:04

Каковы полезные свойства тимьяна?

Тимьян – это растение, нашедшее себе применение как в кулинарии, так и в медицине и декоративном использовании.
Подробнее »»

19.05 - 04:41

На что способен лазер в омоложении: объясняет врач-дерматокосметолог

Мечта любой женщины – оставаться подтянутой, привлекательной в любом возрасте.
Подробнее »»

19.05 - 04:07

Источник клетчатки – инжир

Богатый витаминами, минералами и клетчаткой, инжир с давних времён известен человечеству. Этот универсальный ингредиент добавит вкус сладости к различным видам блюд
Подробнее »»

18.05 - 23:39

У женщины обнаружили рак глаза очень редкого вида

59-летнюю американку доставили в больницу с болью в области глаза и развившимся воспалением.
Подробнее »»

18.05 - 22:08

В атмосфере Земли нашли рекордное загрязнение

Рекордное загрязнение было зарегистрировано 11 мая.
Подробнее »»

18.05 - 20:28

Физические упражнения снижают риск гипертонии

Британские ученые исследовали влияние физических нагрузок на состояние здоровья человека и возможность предотвращения ряда болезней.
Подробнее »»

18.05 - 20:05

NASA планирует сбить астероид с орбиты

Didymo пройдёт на расстоянии 10,9 млн км от Земли.
Подробнее »»

18.05 - 19:37

ТОП-5 популярных игрушек, которые могут быть опасны для здоровья детей

Родителям бывает сложно отказать малышу в покупке привлекательной игрушки. Но здравый смыл должен возобладать, ведь приобретение может повлиять на здоровье и жизнь ребенка.
Подробнее »»

18.05 - 18:02

На дне Марианской впадины обнаружили пластик

ченые планируют проверить, содержат ли существа, образцы которых они собрали, микропластик.
Подробнее »»

18.05 - 17:17

Зубная боль: причины и способы избавления

Зубная боль настигает в самый неожиданный и неподходящий момент – среди ночи, на курорте, во время поездки или на праздничных выходных - когда при всём желании попасть к стоматологу незамедлительно не получится
Подробнее »»

18.05 - 16:25

10 необычных способов борьбы с лишним весом

Слышали ли вы о том, что для похудения иногда важно тщательно обнюхивать пищу? Об этих и других неожиданных способах рассказали эксперты из Германии.
Подробнее »»

18.05 - 16:06

Луна продолжает остывать и сжиматься

Ученые зафиксировали сейсмическую активность на Луне
Подробнее »»

18.05 - 15:36

Ученые: негативный опыт помогает найти истинные ценности в жизни

Каждому приходится сталкиваться с трудностями и потрясениями.
Подробнее »»


Загрузка...
Loading...

Справочная информация

Загрузка...