宇宙之谜的答案——海王星外天体的偏心轨道

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新的证据表明，数十亿年前，一颗恒星可能非常接近我们的太阳系。结果，海王星轨道之外的外太阳系中数千个较小的天体被偏转到高度倾斜的轨道上绕太阳运行。其中一些可能被木星和土星捕获作为卫星。
这些发现来自荷兰于利希研究中心和莱顿大学的天体物理学家团队。它们发表在《自然天文学》和《天体物理学杂志快报》上的两篇研究中。
当我们想到太阳系时，我们通常认为它的尽头是已知的最外层行星海王星。“然而，已知有数千个天体位于海王星轨道之外，”于利希研究中心天体物理学家 Susanne Pfalzner 解释道。
甚至有人怀疑直径超过100公里的天体有数万个，“令人惊讶的是，许多所谓的外海王星天体都在相对于太阳系行星共同轨道平面倾斜的偏心轨道上运行。”
Susanne Pfalzner 与她在于利希的同事 Amith Govind 和莱顿大学的 Simon Portegies Zwart 一起，使用了 3,000 多个计算机模拟来研究导致这些不寻常轨道的可能原因：是否可能是另一颗恒星导致了海王星外天体的奇怪轨道？
三位天体物理学家发现，另一颗恒星的独特近距离飞掠可以解释已知的海王星外天体的倾斜和偏心轨道。“甚至可以推断出非常遥远的物体的轨道，例如 2003 年发现的位于太阳系最外层的矮行星塞德娜的轨道。”
“还有一些物体的轨道几乎垂直于行星轨道运行，”苏珊娜·普法尔兹纳说。这样的飞越甚至可以解释 2008 KV42 和 2011 KT19 的轨道——这两个天体的轨道与行星的运行方向相反。
土星的卫星土卫六是不规则卫星不寻常特性的一个典型例子。与许多其他卫星一样，它以相反的方向绕土星运行。
“我们通过模拟发现，与当今外太阳系最匹配的是一颗比太阳略轻的恒星——大约是太阳质量的 0.8 倍，”Pfalzner 的同事 Amith Govind 解释道。“这颗恒星从距离太阳约 165 亿公里的地方飞过。这大约是地球和太阳之间距离的 110 倍，略小于最外层行星海王星距离的四倍。”
然而，科学家们最令人惊讶的发现是，数十亿年前外星恒星的飞掠也可以为更接近地球的现象提供自然解释。苏珊娜·普法尔兹纳和她的同事发现，在他们的模拟中，一些外海王星物体被抛入我们的太阳系——进入外巨行星木星、土星、天王星和海王星的区域。
莱顿大学的西蒙·波特吉斯·兹瓦特说：“其中一些物体可能被巨行星捕获，成为卫星。这可以解释为什么我们太阳系的外行星有两种不同类型的卫星。”
与在圆形轨道上靠近行星运转的规则卫星相比，不规则卫星在倾斜且细长的轨道上与行星的距离更远。到目前为止，这种现象还没有得到解释。
“这个模型的美妙之处在于它的简单性，”普法尔兹纳说。“它只用一个原因就解答了有关太阳系的几个悬而未决的问题。”