Odległe rejony Układu Słonecznego wciąż skrywają wiele tajemnic. Wśród nich szczególne miejsce zajmują obiekty transneptunowe (TNO) – lodowe ciała niebieskie krążące za orbitą Neptuna. Choć często pomijane w opowieściach o planetach, mogą one być kluczowe dla zrozumienia wczesnych dziejów naszego kosmicznego sąsiedztwa. Najnowsze badania sugerują, że ich nietypowe orbity i zróżnicowane barwy mogą być pozostałością po bliskim spotkaniu z inną gwiazdą miliardy lat temu.
TNO to pozostałości z czasów formowania się Układu Słonecznego. Do tej grupy zalicza się między innymi Plutona, choć ten należy do bardziej stabilnej populacji tzw. pasa Kuipera. W przeciwieństwie do niego, wiele TNO z tzw. dysku rozproszonego porusza się po orbitach bardzo wydłużonych i silnie nachylonych, co od lat pozostaje zagadką dla astronomów.
Jednym z bardziej intrygujących aspektów TNO są ich barwy. Obiekty te przybierają rozmaite odcienie – od neutralnej szarości po intensywną czerwień. Te różnice wynikają ze składu powierzchni, głównie rodzaju obecnych lodów oraz złożonych związków organicznych, takich jak tholiny, które odpowiadają m.in. za charakterystyczny czerwonawy kolor Plutona. Obserwacje prowadzone w ramach projektów takich jak Outer Solar System Origins Survey (OSSOS) czy Dark Energy Survey (DES) ujawniły korelację między barwą obiektów a ich charakterystyką orbitalną, co sugeruje istnienie wspólnego mechanizmu ich ukształtowania.
Zespół badaczy kierowany przez prof. dr Susanne Pfalzner z Jülich Supercomputing Center w Niemczech zaproponował odważną hipotezę: dawne, bliskie przejście innej gwiazdy mogło zaburzyć pierwotny układ dysku protoplanetarnego, zmieniając zarówno orbity, jak i rozmieszczenie materiału o różnych właściwościach chemicznych. Wyniki ich pracy, dostępne obecnie na serwerze arXiv i przyjęte do publikacji w The Astrophysical Journal Letters, wspierane są przez zaawansowane symulacje komputerowe.
W ramach badań zasymulowano przelot gwiazdy o masie 0,8 masy Słońca w odległości 110 jednostek astronomicznych od Słońca (czyli ponad 16 miliardów kilometrów), pod kątem 70 stopni względem płaszczyzny ekliptyki. Taki scenariusz jest prawdopodobny, biorąc pod uwagę, że Słońce najprawdopodobniej powstało w gęstej gromadzie gwiazd, gdzie takie spotkania nie były rzadkością.
Model zawierał 50 000 cząstek reprezentujących pierwotny dysk Układu Słonecznego. Każdej cząstce przypisano kolor odpowiadający jej początkowej odległości od Słońca – od czerwonych, znajdujących się bliżej, po szare, krążące dalej. Wyniki symulacji były zaskakująco zgodne z obserwacjami: przelot gwiazdy spowodował utworzenie spiralnych ramion i rozrzucenie obiektów na wydłużone, silnie nachylone orbity. Co więcej, zachowane zostały zależności między orbitą a kolorem – czerwone cząstki częściej pozostawały na bardziej uporządkowanych orbitach, a obiekty w barwach zielonych, niebieskich i szarych trafiały na bardziej chaotyczne trajektorie.
Zespół rozszerzył symulację, śledząc ewolucję układu przez miliard lat. Choć z czasem część czerwonych cząstek została wyrzucona z Układu Słonecznego, ogólne zależności barwa–orbita utrzymały się, wzmacniając hipotezę o wpływie przelotu gwiazdy.
W przyszłości badacze chcą wykorzystać dane z projektu Legacy Survey of Space and Time (LSST), realizowanego w ramach prac Obserwatorium Very C. Rubin. Przewiduje się, że liczba znanych TNO wzrośnie dziesięciokrotnie. To stworzy okazję do sprawdzenia, czy nowo odkryte obiekty również wykazują zgodność z przewidywaniami modelu. Jeśli tak, zewnętrzne rejony Układu Słonecznego mogą rzeczywiście nosić barwny ślad dawno zaginionego gwiezdnego sąsiada.
Źródło: arXiv