一项新研究声称,亿万年前的某个星际访客可能扭曲了太阳系。

科学家们提出,这个巨大的物体扰乱了木星、土星、天王星和海王星的轨道,这可以解释这四颗行星轨道的独特之处。

目前的太阳系形成理论表明,这些行星至少应当起初遵循完美的圆形轨道,并共享相同的轨道。

但如今,它们的轨道略有偏差,天文学家们因此想知道是什么导致了这种偏离。



研究团队提出了一个可能的答案:大约四十亿年前,一个神秘物体穿过我们的太阳系,将这些巨行星推入了新的轨道。

研究人员进行了广泛的计算机模拟,运行了50,000种不同的场景,每个模拟涵盖2000万年的时间。

产生最现实结果的模拟涉及一个质量是木星八倍的物体,几乎接近太阳与火星之间的距离。

这个物体将距离太阳1.69个天文单位,稍微远于太阳与火星之间的距离。

研究人员表示,由于宇宙中有数百亿颗类似太阳的恒星,而这些恒星通常形成于开放星团,因此可能有一颗具备合适参数的恒星与我们的太阳系相遇,导致了今天的轨道。

“换句话说,我们无需在大海捞针中寻找合适的相遇事件,”研究人员写道。

根据当前的太阳系形成理论,每个行星的轨道应当围绕太阳以同心圆的形式排列,并且这些轨道都应位于同一平面上。

但实际上,八颗行星都不遵循完美的圆形轨道,也并非都位于同一平面上。

例如,地球的轨道是椭圆形的,其轨道平面与水星的轨道平面之间存在七度的差异。

这些与“理想”轨道的偏差对于四颗巨行星而言尤其令人困惑。

“[T]理论天体物理学的难题一直是弄清楚这些轨道是如何后期变得不规则且从其平均平面倾斜的,既不能太多也不能太少,”研究的共同作者、行星科学家瑞努·马尔霍特拉(Renu Malhotra)对《生活科学》表示。

这项研究的结论来自一项尚未经过其他科学家审查的新预印本研究,目前该研究已在预印本服务器arXiv上发布。

马尔霍特拉指出,以前的研究集中在行星之间的相互作用如何重新塑造它们的轨道,但“这些假设与观察到的轨道的某些重要细节并不一致”。

为了验证外来物体假说,马尔霍特拉和她的同事们使用四颗巨行星的计算机模型进行了50,000次这样的飞越模拟,每次模拟持续2000万年。

在每次模拟中,研究人员调整了物体的参数,包括其质量、速度以及与太阳的距离。

在运行每个场景后,模拟会产生与该物体相遇后四颗巨行星应有的理论轨道。

大多数模拟产生的轨道条件与今天的巨行星轨道不匹配,但约有1%的模拟结果是匹配的。

产生这些接近匹配情形的外来物体,大小从木星的两倍到50倍不等,深入内太阳系,远超天王星的轨道,有时甚至擦过水星的路径。

许多接近匹配的情形中,物体快速穿过内太阳系,这促使研究人员将地球、金星、水星和火星这四颗类地行星纳入模拟,以观察它们可能对结果的影响。

但即便加入了这四颗行星,接近匹配的情形仍然再现了行星目前的轨道。

研究结果表明,单一事件可能导致了今天木星、土星、天王星和海王星略微不完美的轨道。

虽然这个确切场景实际发生的概率较低——约为千分之一到万分之一——但也并非不可能。

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