Detektive Bahnen gingen auf die Spur der lange verschollenen Planeten der Sonne

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Unser Sonnensystem ist ein Ort des Verbrechens das Alter von 4,6 Milliarden Jahren. Изрытые Kratern der Oberfläche, versetzte die Umlaufbahnen der Planeten und Ströme interplanetaren Müll — das kosmische Entsprechungen Blutflecken, расплескавшейся an der Wand, und reifenspuren удирающей mit dem kreischen der Maschinen. Diese und andere Indizien sprechen über CHAOTISCHEM Beginn unserer planetaren Existenz der Familie. In dieser Evidenz begraben und unsere verlorenen Brüder: einschließlich der neunte Planet (Nein, nicht Pluto), prägte die Gravitations-Shake, das hat sich unser Sonnensystem in seiner Jugend.

Heute äußere Sonnensystem teilten sich die vier Riesen der Welt: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Hinter Ihnen liegt Kuiper-Gürtel, ein Feld der eisigen Schutt, in die schlängelte und Pluto.

«Es ist nicht notwendig im Irrtum, zu glauben, dass der äußere Teil des Sonnensystems war schon immer so», sagt David Несворны, планетолог Southwestern Research Institute in Boulder, Colorado, der als Erster Sprach über den Planeten-Leute gewidmet im Jahr 2011.

Wo ist der neunte Planet?

Несворны — einer jener Wissenschaftler, die versuchen, herauszufinden, wie das Sonnensystem entwickelte sich in seinen ersten paar hundert Millionen Jahren. Mit Hilfe komplexer Computermodelle, die Wissenschaftler kamen zu der Geschichte, in dem junge Planeten bildeten sich relativ eng und dann wechselten die Positionen, in regelmäßigen Abständen подныривая und springen von einer Bahn auf eine andere. Diese Modellierung erklären viele kleine Details, wie die Planeten, Asteroiden und Kometen umkreisen die Sonne heute.

Nur hier gibt es ein Problem. In der Regel endete die Geschichte damit, dass Uranus und Neptun wurden geschlagen der Solaranlage, schrieb Несворны im September in Annual Review of Astronomy and Astrophysics.

Da Uranus und Neptun blieben auf Ihren Plätzen — das Raumschiff am Ende, beide Planeten besucht — dieses narrativ nicht sehr faltbares. Aber die fünfte riesiger Planet, wie viele Menschen glauben, vielleicht vermisst der held dieser Geschichte und ein wichtiger Spieler der Geschichte unseres Sonnensystems.

Phantom Planet

Um die Szene neu zu erstellen, Altertum, Astronomen wenden sich an Computer-Modellen zur Erzeugung von tausenden von verschiedenen Sonnensystemen, gesammelt in tausenden von verschiedenen Möglichkeiten. In Codezeilen stellen Sie die Gesetze der Physik und Start-Lineal beliebigen Positionen der Planeten, die man sich vorstellen kann. Wissenschaftler stellen die Szene: Planet hier, ein paar Asteroiden hier — dann fahren und geben der Natur um Ihre Arbeit zu tun. Nach ein paar Wochen in der realen Welt — Millionen von Jahren in Simulations — Astronomen endlich gelöst zu schauen und zu sehen, wie fühlt sich das Neugeborene Sonnensystem. Je näher an der Realität, desto besser.

Genau diese Несворны beschäftigte im Jahr 2009. Er spielte mit virtuellen Solaranlagen, versuchen zu finden der beste Weg, um zu retten virtuelle Uranus und virtuelle Neptun von einseitigen Tournee im virtuellen Weltraum.

Das Problem war Jupiter. Diese gigantische Planet — demolierte, dessen Gravitation kann bis zu den Fernen Grenzen und erweitern, und schob die kleinen Welten und zieht das Wrack. In den erfolgreichsten Modellen von Jupiter und einer der beiden äußeren Planeten Querschläger prallte von einander und schließlich senkten sich auf Ihren gegenwärtigen Umlaufbahnen. Aber dies geschah nur in 1% der Fälle. In den anderen 99% der Fälle Jupiter geschlagen Uranus oder Neptun so stark, dass Sie verlassen das Sonnensystem und nie mehr zurückgekommen.

«Es ist seltsam, weil wir wissen, dass Uranus und Neptun haben überlebt», sagt Несворны. Deshalb fuhr er Fort, neue Systeme zu bauen. Nach einem Jahr unzähliger versuche verschiedene Szenarien, begann er hinzufügen die Planeten: andere Planeten, die zerstört wurden, um andere zu retten.

«Ich würde startete diese Simulation, um zu sehen, was passiert, Sie nicht wahrnehmen zu ernst», sagt Несворны. «Aber dann merkte ich, dass Sie vielleicht eine Wahrheit». Er verbrachte über 10 000 Simulationen, die änderung der Anzahl der zusätzlichen Planeten, Ihre anfänglichen Positionen und Massen in jedem Fall getrennt.

Die beste Drehbuch — die zum Zeitpunkt des Wechsels eine Solaranlage, die ähnlich wie Reale — beinhaltete weitere Planeten, die sich zwischen originalen den Umlaufbahnen von Saturn und Uranus. Diese Welt war in etwa die gleiche massive, wie Uranus und Neptun, oder in 16 mal schwerer Erde. Genau dieser Planet könnte Verwechslungen mit der Umlaufbahn von Jupiter und ausgeworfen werden aus der Solaranlage.

Aber die Chancen immer noch gering. Wiederholte Simulation einer solchen Anlage gelang nur in 5% der Fälle. «Das aktuelle Sonnensystem ist weder typisch, noch das erwartete Ergebnis», schrieb Несворны in der Arbeit des Jahres 2012, durch das Studium die Idee, in Zusammenarbeit mit Kollegen Alessandro Морбиделли von der Sternwarte Côte D ‘ Azur Frankreich. Aber es war eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu 1% dem Erfolg der Simulationen, die enthalten nur die vier gigantischen Planeten, die wir kennen und lieben heute.

«Sprechen über die Existenz eines riesigen fünften Planeten eigentlich viel einfacher, als nicht zu reden», sagt Shawn Raymond, планетолог der Universität Bordeaux in Frankreich. Obwohl Beweise weitgehend indirekte, «haben noch eine solche in jenen Zeiten wäre es viel mehr Sinn».

Es scheint, dass dies ziemlich weit hergeholt. Wie die Astronomen überhaupt etwas wissen über die Ereignisse von mehr als 4 Milliarden Jahren? Wie können Sie wissen etwas über die Planeten, die noch im Moment, ganz zu schweigen von denen, die nicht mehr? Es stellt sich heraus, Planeten lassen sich nach Kampf-Narben, die planetarische Detektive können versuchen, Sie zu Lesen.

Interplanetare Blutflecken

«Wir sind definitiv überzeugt, dass die Planeten gebildet, nicht dort, wo Sie jetzt sind», sagt Nathan Каиб, планетолог der University of Oklahoma in Norman.

Diese Gewissheit schien nicht so lange her. Für den größten Teil der Star-Beobachter vermuteten, dass die Planeten bewegten sich immer auf jenen Bahnen, die das haben. Aber in den frühen 1990er Jahren haben Wissenschaftler erkannt, dass in diesem Szenario etwas verpasst.

Gleich hinter der Umlaufbahn des Neptun liegt Kuiper-Gürtel, eine Streuung von vereisten Wracks rund um die Sonne. «Es Blutflecken an der Wand», sagt Konstantin Батыгин, планетолог California Institute of Technology.

Die Anordnung der Objekte Kuiper-Gürtel führte die Wissenschaftler zu dem unausweichlichen Schluss: Neptun gebildet werden musste näher an der Sonne als heute. Viele der Objekte Kuiper-Gürtel verblüfft zusammen auf konzentrischen Kreisbahnen, vage erinnert an die furchen auf den Platten. Und es sind nicht nur irgendwelche zufälligen Umlaufbahnen — Sie sind alle eng gebunden an die Umlaufbahn von Neptun.

Nehmen wir Pluto, dem berühmtesten Bewohner der Kuiper-Gürtel. Er und mehrere hundert seiner berühmten Gefährten umgehen die Sonne genau zweimal für jeweils drei Crawlen, die Neptun. Andere Threads von Kuiper umgehen einmal für jeweils zwei umdrehungen des Neptuns, oder viermal pro sieben.

Kuiper-Gürtel in keiner Weise konnte sich in einer solchen Bewegung selbst. Wenn jedoch Neptun näher an der Sonne gebildet, und dann ging er nach draußen, seine Gravitation sollte funktionieren wie ein Netzwerk, Erfassung der nahegelegenen Science-Fiction-Trümmer auf diesen speziellen Umlaufbahnen und bewegen, indem Sie Sie in einer bestimmten Weise.

Dies entspricht einigen моделированиям, die wurden vor zehn Jahren. Die Bildung der Planeten war ein unheimlicher Blutvergießen, in dessen Ergebnis im ganzen Sonnensystem verstreut war Müll. Alle Fragmente, die zu nahe kamen zum Neptun, mussten притянуться der Schwerkraft des Planeten. Da jede Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion, jedes mal, wenn Neptun angezogen Fragment, der Planet schob sich bis Bewegung in die entgegengesetzte Richtung Fragment. Mit der Zeit Neptun langsam kroch von der Sonne.

Migration von Neptun beeinflusst und auf der anderen riesigen Planeten. Am Ende, Jupiter, Saturn und Uranus вспахивали gleiche Trümmerfeld und haben dort mit ähnlichen гравитациоными Interaktionen. Wenn Neptun bewegt, alle diese riesigen Planeten bewegen würde.

Und es würde nicht explizit eine Reise mit dem wind.

Kontinuierliche Zerkleinerung von all diesen Trümmern musste die Form der Umlaufbahn der Planeten-Riesen in der idealen ausgerichtete Kreise, ähnlich wie Ton auf der Töpferscheibe geglättet starke Hand des Töpfers. Aber die ATK ist nicht geschehen. Planet der Giganten stattdessen bewegen sich auf Bahnen, die leicht gestreckt und verzerrt. Ob jemand stürzte in den Kreis, verderben abgerundete Töpfe.

Tänzelnde Jupiter

Im Jahr 2005 fanden Wissenschaftler der Schuldige. Die neuen Modelle haben gezeigt, dass irgendwann riesige Planeten ausharren mussten so genannte «dynamische Instabilität». Mit anderen Worten, alles wurde auf den Kopf gestellt auf eine Million Jahre. Die wahrscheinlichste Quelle dieser Sache gewesen sein muss, die Serie ist eine enge Durchgänge zwischen Saturn und entweder Uranus oder Neptun — das heißt, eisigen Giganten — коорая schickte eine dieser Welten in Richtung Jupiter. Je näher an der riesigen Planeten, eisige Riese gravitativ beeinflusste Jupiter, verlangsamt ihn und schob in eine niedrige Umlaufbahn. Aber auch Jupiter so stark gezogen Annäherung an den Planeten. Eis-Riese, sein viel leichter übertakten als Verlangsamung des Jupiter, Weg von der Sonne.

Dieser Streit war für Sonnensystem Schwerkraft Mixer. Jupiter sprang hinein, und die anderen äußeren Planeten sprangen heraus. Dieser Schlag die riesigen Umlaufbahn der Planeten und machte Sie so, wie Sie jetzt sind. Er Sparte auch das innere Sonnensystem — Merkur, Venus, Erde, mars und Asteroidengürtel — von Durchmischung aufgrund der längeren Schwerkraft von Jupiter und Saturn. Dieses Problem trat auch in früheren Simulationen.

Dies bringt uns zur Entfernung von Uranus oder Neptun. Genau in diesem Moment in Simulationen Jupiter meistens wirft eisigen Giganten aus der Galaxie.

Es ist ein Dilemma, das zu lösen versucht Несворны, ohne alles andere in Simulationen, was wirklich funktioniert. Zusätzliche Eis-Riese würde sich der Großteil der Förderhöhe von Jupiter, so dass die anderen Veranstaltungen нарратива allmählich entfalten und ungehindert.

«Es ist völlig plausibel», sagt Батыгин. «Wenn Sie Fragen, gibt es überhaupt einen Grund dafür, warum wir sollten zwei statt drei Eis-Riesen, die Antwort lautet: natürlich nicht». In der Tat, gemäß ihm, einige Berechnungen zeigen, dass die ursprünglich erstellt wurde, nicht mehr als fünf нептуноподобных Welten.

Батыгин und seine Kollegen untersuchten diese Frage gleichzeitig mit Несворным, obwohl Ihre Motive waren unterschiedlich. «Ich wollte zeigen, dass es keine weitere gigantische Planeten kann nicht sein», sagt er.

Er schlussfolgerte, dass diese vermeintliche Planet, bewegt sich der Solaranlage, zerschlagen würde den Teil der Kuiper-Gürtel, bekannt als kalter klassische Gürtel. Wenn der Kuiper-Gürtel war an einem Donut, sagt Батыгин, kalten klassische Gürtel würde seine Schokolade Füllung ist eine Familie von Objekten, die Umlaufbahn liegen praktisch auf einer Ebene im Kuiper Gürtel. Die Planet empört wäre diese Umlaufbahn, glauben Батыгин und seine Kollegen.

Ihre Computersimulationen zeigten, dass dies nicht passiert. Darüber hinaus, zu Ihrer überraschung, basaltene Planet nicht zerstört würde kaltes klassische Gürtel. Das beweist nicht die Existenz des Planeten — sagt nur, dass der Solar-Planet funktioniert, wie Sie funktioniert, unabhängig davon, war Sie da oder nicht. Ob dieser Planet verlassen aussagekräftiger Signatur? Oder, wenn wir zur Analogie mit dem Ort des Verbrechens, irgendwelche reifenspuren? Несворны glaubt, dass es sein könnte.

Spur genommen

Es gibt noch ein Teil der Kuiper-Gürtel, der so genannte Kernel, der schmale Fluss der Eis-Fragmente, die Umlaufbahn in der heutigen Zeit nicht synchron mit нептуновой. Herkunft Kern — in gewisser Weise ein Rätsel. Im Jahr 2015 Несворны sagte, dass in diesem Fall beteiligt sein könnte der Sprung in der äußeren Migration von Neptun — induzierte Freisetzung des Planeten.

Wenn Neptun ging auf seine endgültige Umlaufbahn und wischte die Trümmer Bahnen, synchronisierte mit seiner eigenen, der «Kick» zur richtigen Zeit laufen konnte ein Teil dieser Trümmer wie ein Unabhängiger Thread, der «Kern». Simulationen zeigen, dass die Gravitations-Schub, das machte Jupiter springen und schieben überschüssige Planeten, möglicherweise gerade zum richtigen Zeitpunkt, um zu gleiten Neptun.

Die Wahrheit ist, dass wir nie sicher wissen, was sich in den Jahren der Entstehung des Sonnensystems. «Wir können nicht die Bibel schreiben des Sonnensystems», sagt Батыгин. «Nur vage skizzieren Ihre Geschichte».

Wenn das Sonnensystem wirklich warf einen seiner, er ist in guter Gesellschaft. In den letzten Jahren die Astronomen haben mehrere wandernden Planeten, die ebenfalls weggeworfen wurden aus Ihren Häusern. Darüber hinaus zeigen die Berechnungen, dass in der Galaxie mehr schwimmenden Planeten Typ Jupiter, als Sterne.

Diese Milliarden von Flüchtlingen. Unser Flüchtling war wahrscheinlich in der Größe mit Neptun, und wir wissen nicht, wie viele seinesgleichen durch die Galaxie wandert. Aber wir wissen, dass das Universum ist voll von kleinen Dinge, und Sie mehr als große.

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Ilja Hel