W Pasie Kuipera planeta przechwycona przez Słońce?

Planety swobodne to rodzaj planet pozasłonecznych, które przemierzają Drogę Mleczną samotnie, bez swoich gwiazd. Istnieją dwie główne hipotezy na temat ich powstawania. Albo są to planety, które powstały w tradycyjny sposób w układzie planetarnym wokół gwiazdy i zostały wyrzucone z układu na skutek zaburzeń grawitacyjnych, albo faktycznie formują się w izolacji od gwiazd.

Z obserwacji wiemy, że planety swobodne istnieją, istotny wkład w ich odkrywanie i badania mają m.in. polscy astronomowie z Uniwersytetu Warszawskiego. Skoro więc planety swobodne przemierzają kosmos, to być może czasem są przechwytywane przez gwiazdy i dołączają do istniejących układów planetarnych. Czy Słońce mogło przechwycić taką planetę? Jeśli faktycznie zaszła taka sytuacja, mielibyśmy w naszym kosmicznym pobliżu obiekt spoza Układu Słonecznego.

Zagadnienie postanowił sprawdzić Amir Siraj, doktorant na Wydziale Nauk Astrofizycznych Uniwersytetu Princeton. Przeprowadził około 100 milionów symulacji. Wyniki wskazują na możliwość istnienia planety o rozmiarach Marsa lub Merkurego w zewnętrznej części Układu Słonecznego, w odległości około 1400 jednostek astronomicznych od Słońca, a bardziej ogólnie w przedziale od 600 au do 3500 au od Słońca. W zależności od dystansu mogą to być więc bardzo dalekie rejony pasa Kuipera (albo raczej obszary położone jeszcze dalej) lub nawet wewnętrzna krawędź Obłoku Oorta.

Ze znanych dużych ciał najdalszą orbitę ma Senda, która zbliża się na 76 au, ale w najdalszym punkcie oddala się na aż 937 au od Słońca. Obiekt odkryto w 2003 roku. Jest klasyfikowany jako planeta karłowata. Ma średnicę około 900-1000 km. Jedna z hipotez na temat pochodzenia Sedny wskazuje na możliwość przechwycenia obiektu przez Słońce w trakcie spotkania z niewielką gwiazdą lub brązowym karłem 100 milionów lat po utworzeniu się Układu Słonecznego.

Jednostka astronomiczna (skrót au) to średnia odległość Ziemi od Słońca, czyli około 150 milionów kilometrów. Najdalsza ze znanych planet naszego układu to Neptun. Jego orbita przebiega około 30 au od Słońca. Dalej rozciąga się Pas Kuipera, czyli zbiorowisko obiektów podobnych do planetoid (asteroid). Do obiektów Pasa Kuipera należy m.in. Pluton.

To, jak daleko rozciąga się Pas Kuipera, jest różnie definiowane. W klasycznym ujęciu jest to mniej więcej od 30 do 50 au od Słońca. Dalej sięgają tzw. obiekty dysku rozproszonego, a także tzw. obiekty odłączone, chociaż czasem niektóre z tych ciał również nazywa się obiektami Pasa Kuipera. Jeszcze dalej, kilka tysięcy jednostek astronomicznych, a nawet 100 lub 200 tysięcy jednostek astronomicznych od Słońca, rozciąga się Obłok Oorta, hipotetyczne zbiorowisko lodowych ciał, z którego mogą pochodzić np. komety długookresowe.

Wyniki badań zostały opublikowane w "The Astrophysical Journal Letters" (https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad13eb).