Астрофизики NASA узнали, как выглядела Солнечная система глазами жителей далеких миров миллиарды лет назад.

Астрономы из Мэрилендского университета и Центра космических полётов Годдарда (США) разработали модель эволюции облака пыли, образующейся в поясе Койпера, и синтезировали инфракрасные снимки молодой Солнечной системы.
«Перемещаясь в прошлое, мы не просто реконструируем историю развития Солнечной системы, но и выясняем, какой её увидит удалённый наблюдатель», — замечает один из авторов исследования Кристофер Старк (Christopher Stark).



Небольшие «ледяные» объекты, которые находятся в расположенном за орбитой Нептуна поясе Койпера, часто сталкиваются друг с другом, в результате чего образуется огромное количество пылевых частиц. Моделировать движение этой пыли совсем не просто, поскольку здесь необходимо учитывать не только гравитационное влияние Солнца и планет, но и взаимодействие с солнечным ветром и излучением. Кроме того, частицы, очевидно, должны сталкиваться друг с другом, что ещё больше усложняет задачу.
Американские учёные постарались учесть все эти эффекты и рассчитали траектории перемещения 75 000 пылевых частиц на суперкомпьютере НАСА Discover. Размер частиц, которые отправлялись на орбиту одного из трёх возможных типов, варьировался от 1,2 мм до единиц микрометров.



На основе полученных данных были созданы ИК-изображения современной Солнечной системы, на которых выделяется «пробел» в области Нептуна, формируемый гравитационным воздействием планеты. Для того чтобы смоделировать молодую Систему, учёные увеличили интенсивность столкновений пылинок, установив значения, примерно соответствующие поясу Койпера в возрасте 700, 100 и 15 млн лет. С ростом значимости столкновений вероятность того, что крупные частицы сумеют отойти на большое расстояние от места образования, стала снижаться, и широкий пылевой диск превратился в узкую и яркую полосу.
Подобные узкие кольца уже наблюдались у других звёзд — к примеру, у Фомальгаута в созвездии Южной Рыбы.
В будущем авторы планируют усложнить модель пылевого диска, добавив к поясу Койпера троянские астероиды Юпитера и главный пояс астероидов.



Пылевое кольцо Фомальгаута, запечатлённое космическим телескопом «Хаббл». В 2008 году у этой звезды, удалённой примерно на 25 световых лет, была обнаружена экзопланета Fomalhaut b. (Иллюстрация НАСА / ESA / P. Kalas, J. Graham, E. Chiang, E. Kite (Univ. of California, Berkeley), M. Clampin (Goddard Space Flight Center), M. Fitzgerald (Lawrence Livermore National Laboratory), K. Stapelfeldt и J. Krist (Jet Propulsion Laboratory).)