Путешествие внутрь системы проходило по спирали, то есть Юпитер вращался вокруг Солнца, постепенно сокращая расстояние.
Примерно 4,5 миллиарда лет назад Юпитер, будучи в то время размером с Землю, начал свое «великое переселение» поближе к Солнцу, которое продолжалось сотни тысяч лет и в итоге поместило его на текущую орбиту, заявляют ученые в исследовании, представленном в журнале Astronomy & Astrophysics.
«Впервые у нас есть доказательство того, что Юпитер сформировался далеко от Солнца, а затем мигрировал. Свидетельства этому мы нашли в ассиметричном распределении троянских астероидов, вращающихся вблизи него», – рассказывает Симона Пирани, ведущий автор исследования из Лундского университета (Швеция).
Поразительный вид на Большое Красное Пятно Юпитера и турбулентное южное полушарие. Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill
Известно, что газовые гиганты за пределами Солнечной системы очень часто расположены близко к своим звездам, и, согласно общепринятой теории, они там оказались в результате миграции из своих удаленных от светил колыбелей. Справедливо ли это утверждение для Юпитера? Оказывается да.
Проведя компьютерное моделирование, основанное на распределении двух популяций троянских астероидов, астрономы установили, что во времена, когда известные нам сегодня планеты росли, накапливая окружающую молодое Солнце пыль, Юпитер располагался в четыре раза дальше от нашей звезды чем его текущее местоположение.
У самой большой планеты Солнечной системы существует две группы троянских астероидов, каждая из которых включает тысячи объектов. Они располагаются примерно на том же расстоянии от Солнца, что и Юпитер, но находятся с разных сторон от его орбиты. То семейство, что проживает ближе к звезде, содержит примерно на 50 процентов больше астероидов чем более отдаленное. Именно эта асимметрия и стала ключом к раскрытию миграции Юпитера.
«Было неясно, почему население двух идентичных групп астероидов так сильно отличается. Однако теперь мы определили причину, воссоздав ход событий ранней Солнечной системы, формирование Юпитера и то, как он постепенно обзаводился своим окружением», – пишут исследователи.
Мигрируют ли «горячие Юпитеры»? Credit: NASA/JPL-Caltech
Симуляция показала, что разница могла возникнуть только в том случае, если Юпитер сформировался на расстоянии примерно в 20 астрономических единиц от Солнца и впоследствии мигрировал на свою привычную орбиту. При этом во время путешествия гравитация планеты собрала большинство астероидов перед ним.
Согласно расчетам, миграция началась спустя примерно 2-3 миллиона лет после того, как будущий газовый гигант зародился в виде ледяного астероида вдали от Солнца, и продолжалась около 700 тысяч лет. Путешествие внутрь Солнечной системы проходило по спирали, то есть Юпитер вращался вокруг Солнца, постепенно сокращая расстояние.
Моделирование также предполагает, что троянские астероиды были захвачены, когда Юпитер был молодой планетой без обширной атмосферы. Таким образом, эти астероиды, скорее всего, состоят из строительных блоков, похожих на те, что составляли ядро Юпитера, и, изучая их, астрономы могут многое узнать об образовании и строении соседа Марса и Сатурна, а также сделать выводы о поведении других планет-гигантов во внешней области Солнечной системы.
