Мы знаем, что многие газовые гиганты за пределами Солнечной системы расположены очень близко к своим родительским звездам. Согласно распространенному мнению, изначально они сформировались на значительно большем расстоянии, и лишь затем «мигрировали» к центру системы.
Горячий Юпитер в представлении художника. Источник: Kevin Gill
По мнению группы шведских ученых, подобный сценарий справедлив не только для экзопланет, но и для газовых гигантов Солнечной системы. Исследователи обратили внимание на троянские астероиды Юпитера. Так называют две популяции объектов, расположенных в точках Лагранжа L4 и L5 системы «Юпитер-Солнце». Точка L4 находится в плоскости орбиты газового гиганта в 60° «впереди» него по ходу орбитального движения, точка L5 — в 60° «позади».
Каждая из популяций юпитерианских «троянцев» содержит тысячи объектов. Однако в точке L4 находится примерно на 50% больше тел, чем в точке L5. Чтобы объяснить эту асимметрию, ученые обратились к помощи компьютерного моделирования. Они создали симуляцию, основанную на нынешнем распределении троянских астероидов.
Схема расположения троянских астероидов Юпитера. Существует традиция называть астероиды вокруг точки L4 именами греческих героев, а вокруг точки L5 — защитников Трои. Гектор и Патрокл оказались «не на своих местах», поскольку эта традиция сложилась позже. Источник: wikipedia.org
Юпитер и Ио. Источник: NASA/JPL/University of Arizona
Юпитер. Источник: NASA/JPL/Space Science Institute
Модель показала, что во времена, когда будущие планеты Солнечной системы активно наращивали массу, «зародыш» Юпитера должен был располагаться на удалении около 20 а.е. от Солнца — это в четыре раза больше нынешнего расстояния между ними. Юпитер начал свою жизнь как один из ледяных астероидов. Примерно через 2-3 млн лет, когда размер «прото-Юпитера» уже был сопоставим с земным, он начал «миграцию» во внутреннюю часть Солнечной системы, причиной которой стала гравитационной неустойчивость в окружавшем наше светило газово-пылевом диске.
Путешествие «внутрь» Солнечной системы проходило по спирали, то есть Юпитер обращался вокруг Солнца, постепенно сокращая дистанцию. В ходе этого процесса, гравитация планеты «подхватывала» астероиды, собирая их перед собой. Это объясняет, почему популяция объектов в точке L4 больше, чем в L5. В общей сложности миграция газового гиганта продолжалась около 700 тыс. лет.
По словам ученых, моделирование также продемонстрировало, что в момент захвата астероидов Юпитер представлял собой тело, еще не обладавшее обширной газовой оболочкой. Таким образом, троянцы, скорее всего, состоят из строительных блоков», похожих на те, которые вошли в состав ядра планеты.
Траектория полета Lucy. Источник: Southwest Research Institute
Напомним, что в 2021 г. NASA собирается запустить аппарат Lucy, целью которого как раз станут троянские астероиды Юпитера. Согласно плану миссии, в 2027—2028 гг. он совершит пролет четырех объектов вблизи точки L4, а в 2033 г. «наведается в гости» к двойному астероиду в точке L5.
По материалам: https://phys.org
