Новое исследование объясняет формирование планет на широких орбитах и поддерживает гипотезу о существовании Девятой планеты

Снимки динамической эволюции звездного скопления с 200 звездами. Автор: Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02556-0

В холодных, темных окраинах планетных систем, далеко за пределами известных планет, таинственные газовые гиганты и планетарные массы молча вращаются вокруг своих звезд — иногда на расстоянии тысяч астрономических единиц (а.е.). Ученые годами ломали голову над тем, как могли сформироваться эти «планеты на широких орбитах», включая гипотетическую Девятую планету в нашей Солнечной системе. Теперь команда астрономов, возможно, нашла ответ.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, ученые из Университета Райса и Института планетологии использовали сложные симуляции, чтобы показать, что планеты на широких орбитах не являются аномалиями, а естественным результатом хаотичной ранней фазы развития планетных систем. Эта фаза происходит, когда звезды еще плотно упакованы в своих «родительских» скоплениях, а планеты борются за место в турбулентных и переполненных системах.

«По сути, мы наблюдаем за пинболом в космическом аркаде», — сказал Андре Изидоро, доцент наук о Земле, окружающей среде и планетах в Университете Райса и ведущий автор исследования. «Когда гигантские планеты взаимодействуют друг с другом гравитационно, некоторые из них выбрасываются далеко от своей звезды. Если время и окружающая среда подходят, эти планеты не выбрасываются полностью, а остаются на крайне широких орбитах».

Исследователи провели тысячи симуляций, моделируя различные планетные системы в реалистичных звездных скоплениях. Они обнаружили, что планеты часто выталкиваются на широкие, эксцентричные орбиты из-за внутренних нестабильностей, а затем стабилизируются гравитационным влиянием соседних звезд.

Результаты могут объяснить загадку Девятой планеты — гипотетического объекта, который, как предполагается, вращается вокруг Солнца на расстоянии 250–1000 а.е. Хотя его еще не обнаружили, странные орбиты некоторых транснептуновых объектов указывают на его возможное существование.

«Наши симуляции показывают, что если ранняя Солнечная система пережила две фазы нестабильности — рост Урана и Нептуна и последующее рассеяние газовых гигантов — вероятность захвата объекта, подобного Девятой планете, составляет до 40%», — пояснил Изидоро.

Исследование также связывает планеты на широких орбитах с растущим числом «свободно плавающих» планет — миров, полностью выброшенных из своих систем.

«Не каждая рассеянная планета остается привязанной к звезде. Большинство оказывается в межзвездном пространстве. Но частота, с которой они остаются на орбитах, помогает нам понять связь между планетами на широких орбитах и теми, что блуждают по галактике в одиночестве», — отметил соавтор исследования Натан Каиб.

Ученые также предполагают, что если Девятая планета существует, ее можно будет обнаружить после полного ввода в эксплуатацию обсерватории Веры К. Рубин. Ее уникальные возможности по сканированию неба могут либо подтвердить, либо опровергнуть существование этого загадочного объекта.

ИИ: Это исследование не только приближает нас к разгадке тайны Девятой планеты, но и расширяет понимание формирования планетных систем в целом. Если гипотеза подтвердится, это станет одним из важнейших открытий в астрономии за последние десятилетия.