Banene til etterforskerne kom på sporet av long-lost planet Sol

Vårt solsystem er åstedet i en alder av 4,6 milliarder år. Cratered overflaten, flyttet banene til planetene og bekker av interplanetarisk rusk er det kosmiske tilsvarende av blod flekker, rasplakalsya på veggen og hjulsporene flyktet med et hvin maskinen. Disse og andre ledetråder fortelle deg om den kaotiske tidlige dager av vår planet familie. Disse ledetrådene er begravd og våre mistet brødre, inkludert den niende planeten (nei, ikke Pluto), som slo ut tyngdekraften shake-up som har gjennomgått vårt solsystem i sin ungdom.

I Dag er det ytre solsystemet ble delt mellom fire gigantiske verdener: Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Bak dem ligger det kuiperbelte, en iskald feltet rusk som ormekur og Pluto.

"vi må Ikke narre oss selv til å tro at den ytre delen av solsystemet alltid vært slik," sier David Nesvorny, en planetarisk forsker southwest research Institute i boulder, Colorado, som først snakket om planeten-flyktning i 2011.

Hvor er den niende planeten?

Nesvorny er en av de forskere som forsøker å finne ut hvordan solsystemet utviklet seg i sin første par hundre millioner år. Ved hjelp av avanserte datamodeller, forskerne kom til historien der den unge planeter ble dannet relativt tett og deretter utvekslet bestemmelser, med jevne mellomrom for å bøye seg ned og hoppe fra en bane til en annen. Disse simuleringene forklare mange små detaljer om hvordan planeter, asteroider og kometer, som kretser rundt solen i dag.

Bortsett fra det er et problem. Historien ender vanligvis opp med å bli en Uranus eller Neptune ut av solsystemet, skrev Nesvorny i September, i Årlig Gjennomgang av Astronomi og Astrofysikk.

Som Uranus og Neptun forble i sine steder romskipet i slutten, besøkte både planeter — denne fortellingen er ikke veldig sammenleggbar. Men en femte gigantiske planeten, som mange tror, kan bli vår manglende helten i denne fortellingen, og en viktig aktør i historien av vårt solsystem.

Phantom planet

For å gjenskape scener fra antikken, astronomer slå til datamaskinen modeller for å generere tusenvis av forskjellige solsystemer, samlet i tusenvis av forskjellige måter. Linjene med kode forklare de fysiske lover og startoppstillingen på noen av planetene, kan du forestille deg. Forskere sette scenen: en planet her, noen asteroider her, så la og la naturen gjøre sin ting. Noen uker i den virkelige verden millioner av år i simulering — astronomer endelig våger å se og se hvordan det føles nyfødte solsystemet. Den nærmere virkeligheten bedre.

Dette Nesvorny gjorde i 2009. Han spilte med den virtuelle solsystemer, prøver å finne den beste måten å spare virtual virtual Uranus og Neptun fra ensidig virtuell tur ut i verdensrommet.

Problemet var Jupiter. Denne gigantiske planeten — Buster, alvoret som kan nå langt utover og utvide, skyve små verdener og å trekke vraket. I de mest vellykkede modeller fra Jupiter og en av de to ytre planetene returen spratt vekk fra hverandre, og til slutt slo seg ned på sitt nåværende baner. Men det skjedde bare i 1% av tilfellene. I andre 99% tilfeller, Jupiter slått Uranus eller Neptun så mye at de har forlatt solsystemet og aldri komme tilbake.

"dette er merkelig, fordi vi vet at Uranus og Neptun har overlevd, sier Nesvorny. Så han fortsatte å bygge det nye systemet. Etter år med utallige forsøk på ulike scenarier, begynte han å legge til en oppofrende planet: de andre planetene som ble ødelagt for å redde andre.

"jeg ville kjøre disse simuleringer for å se hva som ville skje, ikke tar dem altfor alvorlig, sier Nesvorny. "Men så innså jeg at det kan være noe sant". Han brukte ca 10 000 simuleringer, varierende antall av andre planeter, sine opprinnelige steder og massene i hvert enkelt tilfelle.

Best-case scenario — som uttrykker solsystemet som er mest lik den real — inkludert en ekstra planet, som var plassert mellom banene til Saturn og Uranus. Denne verden har eksistert nesten like massiv som Uranus og Neptun, eller 16 ganger mer massiv enn Jorden. Denne planeten kunne forveksles med banen til Jupiter og bli kastet ut av solsystemet.

Men oddsen er likevel små. Gjentatt simulering av en slik installasjon ble oppnådd bare i 5% av tilfellene. "Den nåværende Solar system er verken en typisk heller ikke forventet resultat," skrev Nesvorny arbeid i 2012 å studere denne ideen, i samarbeid med kolleger Alessandro Morbidelli fra Observatoriet på Cote d ' azur i Frankrike. Men det var en betydelig forbedring i forhold til 1% av nivået av suksess av simuleringer som bare inkludert de fire gigantiske planeter, som vi kjenner og elsker i dag.

"Snakker om eksistensen av et femte gigantiske planeten er faktisk mye enklere enn ikke snakker," sa Sean Raymond, en planetarisk forsker fra Universitetet i Bordeaux i Frankrike. Selv om bevisene er i stor grad indisier, "å ha en annen i de dager at det ville ha vært mye mer fornuftig."

Det Kan virke som dette er usannsynlig. Som astronomer kunne vite noe om hva det er som skjer mer enn 4 milliarder år siden? Hvordan kan de vite noe om planetene som forblir i øyeblikket, for ikke å nevne de som er ikke mer? Det viser seg at planetene forlate bak kamp arr, somplanetary detektiver kan prøve å lese.

Interplanetarisk blod flekker

"Vi er sikker på at planetene ble dannet, ikke hvor de er nå, sier Nathan Kaib, en planetarisk forsker ved University of Oklahoma i Norman.

Denne tilliten dukket ikke så lenge siden. For de fleste av historien stjerners observatører antatt at planetene alltid beveget seg i de baner som har. Men tidlig på 1990-tallet, har forskere innså at i dette scenariet, noe som er tapt.

Rett utenfor banen til Neptun ligger kuiperbelte, en spredning av isete rusk rundt Solen. "Dette er blodet flekker på veggen, sier Konstantin Batygin, en planetarisk forsker ved Caltech.

Plasseringen av kuiperbelte-objekter har ført forskere til den uunngåelige konklusjon: Neptun hadde for å danne nærmere Solen enn det er nå. Mange av kuiperbelte-objekter spikret sammen i konsentriske baner, vagt minner om en mørk vegg av skyer på platene. Og dette er ikke noen tilfeldige baner — de er alle tett knyttet til banen til Neptun.

Ta Pluto, den mest berømte innbygger i Kuiper-beltet. Han og flere hundre av hans berømte følgesvenner unngå Solen nøyaktig to ganger for hver tre bypass av Neptun. Andre tråder av objektene i Kuiper forbigått gang for hver to rotasjoner av Neptun, eller fire ganger for hver syv.

Den kuiperbelte-på ingen måte kunne være med i denne bevegelsen alene. Hvis, derimot, Neptun, dannet nærmere Solen, og så kom ut, sin tyngdekraften var å fungere som et nettverk, fange den nærliggende interplanetarisk rusk på disse spesielle baner og lansere dem til å bevege seg på en bestemt måte.

Dette tilsvarer noen av simuleringene som ble utført for ti år siden. Dannelsen av planeter var forferdelig blodbad, der hele solsystemet ble spredt rusk. Alle fragmenter som kom for nær Neptune, var å bli tiltrukket av tyngdekraften på planeten. Siden hver handling har en lik og motsatt reaksjon, hver gang Neptun ble trukket til en fragment, planeten er frastøtt i motsatt bevegelse av fragment retning. Over tid, Neptun sakte krøp vekk fra Solen.

Migrering av Neptune påvirket andre gigantiske planeter. I slutten, Jupiter, Saturn og Uranus pløyd det samme området, rusk og måtte hanskes med lignende gravitatsionnye interaksjoner. Hvis Neptun flyttet, alle disse gigantiske planeter ville bli flyttet.

Og det var helt klart ikke en tur med vind.

Kontinuerlig med å knuse alle disse bitene hadde til å forme banene til gigantiske planeter justert i perfekte sirkler, som leire på en potters hjulet er glattet ved sterk hånd Potter. Men atk ikke skje. Planet of giants i stedet bevege seg i baner som er litt langstrakt og forvrengt. Hvis noen krasjet inn i sirkelen, ødelegger avrundet potter.

Hoppe Jupiter

I 2005, har forskere funnet den skyldige. Den nye modellen viste at på et tidspunkt i den gigantiske planeter måtte tåle den såkalte "dynamiske ustabilitet". Med andre ord, alt er opp-ned i en million år. Den mest sannsynlige kilden til denne forvirringen var ment å være en serie av nær passerer mellom Saturn og Uranus eller Neptun, den is giants — koora sendte en av disse verdener i retning av Jupiter. Som du kommer nærmere den gigantiske planeten, en is giant ' s gravitasjonens innvirkning på Jupiter, bremse den ned og skyve inn i lav bane. Men Jupiter er også sterkt tiltrukket av det nærmer seg planeten. En is gigantiske, blir mye enklere, akselerert nedgangen av Jupiter vekk fra Solen.

Denne kampen var for solsystemet gravitasjonsfelt mikser. Jupiter hoppet inne, og andre ytre planetene spratt ut. Denne virkningen forvrengt banene til gigantiske planeter og gjort dem slik de er nå. Han har også lagret indre solsystemet — merkur, Venus, Jorden, Mars og asteroidebeltet — blandes på grunn av den lange gravitasjonsfelt effekter av Jupiter og Saturn. Dette problemet også har oppstått i tidligere simuleringer.

Dette bringer oss til fjerning av Uranus eller Neptun. Det var på dette tidspunktet i simuleringer, Jupiter ofte kaster frost gigantisk i galaksen.

Dette er et dilemma som prøver å avgjøre Nesvorny uten å bryte alt annet i simuleringer som virkelig fungerte. Ekstra is gigantiske ville ta over den viktigste delen av hodet av Jupiter, slik at andre hendelser i fortellingen utspiller seg gradvis og sømløst.

"Det er helt troverdig, sier Batygin. "Hvis du spør, er det noen grunn til at vi bør være to, ikke tre isen gigantiske, svaret er: selvfølgelig ikke." Faktisk, ifølge ham, noen beregninger viser at det ble skapt, og ikke mer enn fem naturopathic verdener.

Batygin og hans kolleger har studert dette spørsmålet samtidig med Nesvorny, selv om deres motiver var annerledes. "Jeg ønsket å vise at ingen flere gigantiske planeter kan ikke være," sier han.

Han tenkte at denne påståtte planet, beveger seg fra solsystem, ville pause som en del av kuiperbelte kjent som den kalde klassisk belte. Hvis kuiperbelte var en doughnut, sier Batygin, kalde klassisk belte ville være hans sjokolade fylling er en familie av objekter som går i bane ligger nesten i ett plan i Kuiper-beltet. Passerer planeten sint disseorbit, jeg tror Batygin og hans kolleger.

Deres datamaskin-simuleringer viste at dette ikke skjedde. Videre, til sin overraskelse, de kastet ut planeten ville ha ødelagt den kalde klassisk belte. Det trenger ikke bevise eksistensen av planeten — bare sier at Solar planet fungerer, hvordan det fungerer, uavhengig av om hun var der eller ikke. Kan denne planeten til å forlate en større signatur? Eller, tilbake til analogien av et åsted, noen hjulsporene? Nesvorny mener det kunne.

bør tas

Det er en annen del av kuiperbelte, kalt kjernen, en smal strøm av is fragmenter, banene er for tiden ikke synkronisert med Neptun. Opprinnelsen av kjernen er i en viss forstand et mysterium. I 2015 Nesvorny sa at dette kunne være et hopp i ekstern migrering av Neptune forårsaket av utslipp av planeten.

Når Neptun gikk inn i sin endelige bane og tørket bort rusk med baner som er synkronisert med sin egen, "blow" til rett tid, kan kjøre en del av vraket som en uavhengig tråden, "kjernen". Simuleringer viser at gravitasjonsfelt presse som tvang Jupiter for å hoppe og trykk ut den ekstra planet, kunne bare skje til rett tid for å skifte Neptun.

Sannheten er, vi kan aldri vite sikkert hva som skjedde i den formative år i solsystemet. "Vi kan ikke skrive Bibelen av solsystemet," sier Batygin. "Bare vagt skisse av sin historie".

Hvis solsystemet virkelig kastet en av hans, han er i godt selskap. I de senere år har astronomene har funnet noen vandrende planeter, som også ble kastet ut av sine hjem. Videre beregningene viser at i galaxy flytende planeter mer som Jupiter enn stjernene.

Millioner av flyktninger. Vår flyktning trolig var på størrelse med Neptun og vi vet ikke hvor mange andre som ham vandre om i galaksen. Men vi vet at universet er fullt av små ting enn store.

Hva tror du, vil vi finne eksil? Fortell oss i vår