Астрономы долгие годы ломали голову над тем, почему ось вращения Нептуна наклонена на 28 градусов. Традиционно в таких «перекосах» винят древние космические ДТП, но новое исследование показывает: ледяного гиганта медленно, но верно раскачал его же собственный спутник — Тритон.
Каждая планета Солнечной системы имеет свой наклон оси. Земле ее 23-градусный наклон дарит смену времен года, Уран вообще лежит на боку, а Нептун «завален» на 28 градусов. Десятилетиями планетологи считали, что наклонить огромную планету может только катастрофическое столкновение с крупным объектом (например, размером с Марс) на этапе ее раннего формирования.
Однако бразильский астрофизик Родни Гомес (Rodney Gomes) из Университета штата Сан-Паулу (UNESP) выдвинул куда более изящную — и куда менее разрушительную — теорию.
В своей новой работе Гомес обвиняет во всем Тритон — крупнейшую луну Нептуна. Тритон — абсолютный изгой в нашей системе: в отличие от большинства нормальных спутников, он вращается по ретроградной орбите (то есть движется в сторону, противоположную вращению самой планеты). Это выдает в нем чужака: Тритон не родился вместе с Нептуном из одного пылевого облака, а когда-то был свободной карликовой планетой в поясе Койпера, пока гравитация ледяного гиганта не захватила его в плен.
Сам процесс захвата не прошел бесследно. Гомес построил сложную компьютерную модель, объединив классическую ньютоновскую механику с уравнениями Эйлера для твердого тела, и поместил туда Нептун, Солнце, три другие планеты-гиганта и свежепойманный Тритон.
Сразу после пленения орбита Тритона была крайне вытянутой (эксцентричной) и находилась под большим углом к экватору Нептуна. Но приливные силы начали постепенно делать свое дело: они скругляли орбиту луны и заставляли ее по спирали приближаться к планете.
По мере того как Тритон мигрировал ближе к Нептуну, его гравитационное «перетягивание каната» с планетой ввело ось Нептуна в так называемый вековой спин-орбитальный резонанс. В частности, частота прецессии (медленного покачивания оси планеты, как у волчка) совпала с одной из фундаментальных гравитационных частот Солнечной системы, известной как s8.
Работает это в точности как качели на детской площадке: если толкать их в унисон с естественным ритмом, амплитуда раскачивания будет неуклонно расти. В итоге Тритон методично и без единого удара «раскачал» Нептун. В симуляциях Гомеса примерно в трети случаев наклон оси планеты в итоге превышал 20 градусов, а в некоторых сценариях достигал экстремальных 50 градусов. Наблюдаемые сегодня 28 градусов оказались вполне естественным состоянием покоя после такого гравитационного танца.
А если гигантским планетам не обязательно проходить через чудовищные столкновения, чтобы наклониться, то это решает одну из главных проблем современной астрофизики.
Ранее многие исследователи предполагали, что планеты вроде Нептуна росли очень плавно — за счет так называемой «аккреции гальки» (pebble accretion), когда мелкие камешки и лед постепенно налипают на формирующееся ядро без участия крупных протопланет-ударников. Проблема заключалась в том, что этот мягкий процесс никак не мог объяснить резкого наклона оси. Теория Гомеса изящно примиряет плавное формирование планет с их нынешним «кривым» положением.
Кроме того, это означает, что и в других звездных системах экзопланеты могут иметь сильный наклон оси (а значит, и экстремальную смену сезонов) просто из-за того, что однажды удачно захватили крупный спутник из местной периферии.
Тритон, безусловно, оставил неизгладимый след на своей новой родине и буквально заставил ее прогнуться под себя, но за все приходится платить. То же самое приливное трение, что наклонило Нептун, продолжает неумолимо тянуть луну вниз по спирали.
По расчетам астрономов, примерно через 3,6 миллиарда лет Тритон пересечет предел Роша (границу, где гравитация планеты разрывает объекты на части). После этого он либо бесславно врежется в ледяного гиганта, либо будет разорван на мелкие куски, подарив Нептуну роскошное кольцо обломков — масштабнее сатурнианских.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Забудьте о Планете X! За Нептуном может скрываться Планета Y размером с Землю
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.