Het zonnestelsel is gevormd uit een protoplanetaire schijf bestaande uit gas en stof. Aangezien de cumulatieve massa van alle objecten buiten Neptunus veel kleiner is dan verwacht en de lichamen daar meestal hellen, excentrische banen, het is waarschijnlijk dat een proces het buitenste zonnestelsel na zijn vorming heeft geherstructureerd. Susanne Pfalzner van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn, Duitsland, en haar collega's presenteren een onderzoek dat aantoont dat een dicht langsvliegen van een naburige ster tegelijkertijd kan leiden tot de waargenomen lagere massadichtheid in het buitenste deel van het zonnestelsel en de lichamen daar op excentrische, hellende banen. Hun numerieke simulaties laten zien dat veel extra lichamen met hoge hellingen nog steeds wachten op ontdekking, misschien inclusief de soms gepostuleerde 'planeet X'.

De bevindingen zijn gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

Een bijna catastrofe miljarden jaren geleden zou de buitenste delen van het zonnestelsel kunnen hebben gevormd, terwijl de binnengebieden in principe onaangeroerd blijven. Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn en hun medewerkers ontdekten dat een dicht langsvliegen van een andere ster veel van de in het buitenste zonnestelsel waargenomen kenmerken kan verklaren. "Onze groep is al jaren op zoek naar wat fly-by's kunnen doen met andere planetaire systemen, nooit overwogen dat we eigenlijk in zo'n systeem zouden kunnen leven, " zegt Susanne Pfalzner, de hoofdauteur van het project. "De schoonheid van dit model ligt in zijn eenvoud."

Het basisscenario van de vorming van het zonnestelsel is al lang bekend:de zon werd geboren uit een instortende wolk van gas en stof. In het proces, er ontstond een platte schijf waarin grote planeten groeiden, samen met kleinere objecten zoals de asteroïden, dwerg planeten, enz. Vanwege de vlakheid van de schijf, de planeten zouden naar verwachting in een enkel vlak draaien, tenzij er iets dramatisch zou gebeuren. Kijkend naar het zonnestelsel tot in de baan van Neptunus, alles lijkt in orde:de meeste planeten bewegen in vrij cirkelvormige banen en hun baanneigingen variëren slechts in geringe mate. Echter, voorbij Neptunus, dingen worden erg rommelig. De grootste puzzel is de dwergplaneet Sedna, die op een helling beweegt, zeer excentrische baan en is zo ver buiten dat het niet kan zijn verstrooid door de planeten daar.

Net buiten de baan van Neptunus gebeurt er nog iets vreemds. De cumulatieve massa van alle objecten daalt dramatisch met bijna drie ordes van grootte. Dit gebeurt op ongeveer dezelfde afstand waar alles rommelig wordt. Het kan toeval zijn, maar dergelijke toevalligheden zijn zeldzaam in de natuur.

Susanne Pfalzner en haar collega's suggereren dat een ster in een vroeg stadium de zon naderde, het grootste deel van het buitenste materiaal van de protoplanetaire schijf van de zon stelen en het overgebleven materiaal in hellende en excentrische banen werpen. Door duizenden computersimulaties uit te voeren, ze controleerden wat er zou gebeuren als een ster heel dichtbij passeert en de ooit grotere schijf verstoort. Het bleek dat de beste pasvorm voor de buitenste zonnestelsels van vandaag afkomstig is van een storende ster met dezelfde massa als de zon of iets lichter (0,5-1 zonsmassa), die op ongeveer drie keer de afstand van Neptunus voorbij vloog.

Echter, de meest verrassende bevinding was dat een fly-by niet alleen de vreemde banen van de objecten van het buitenste zonnestelsel verklaart, maar geeft ook een natuurlijke verklaring voor verschillende andere onverklaarde kenmerken van het zonnestelsel, inclusief de massaverhouding tussen Neptunus en Uranus, en het bestaan ​​van twee verschillende populaties van Kuipergordel-objecten.

"Het is belangrijk om alle mogelijke wegen te blijven onderzoeken om de structuur van het buitenste zonnestelsel te verklaren. De gegevens nemen toe, maar nog te schaars, dus theorieën hebben veel speelruimte om zich te ontwikkelen, ", zegt Pedro Lacerda van de Queen's University in Belfast, een co-auteur van het artikel. "Er is een zeker gevaar dat een theorie uitkristalliseert als waarheid, niet omdat het de gegevens beter verklaart, maar door andere druk. Onze paper laat zien dat veel van wat we momenteel weten, kan worden verklaard door zoiets eenvoudigs als een stellaire fly-by."

De grote vraag is hoe groot de kans is op een dergelijk evenement. Vandaag, fly-by's die zelfs honderden keren verder weg zijn, zijn gelukkig zeldzaam. Echter, sterren zoals onze zon worden meestal geboren in grote groepen sterren die veel dichter op elkaar zijn gepakt. Daarom, close fly-bys waren significant vaker voor in het verre verleden. Een ander type simulatie uitvoeren, het team ontdekte dat er een kans van 20 tot 30 procent was om een ​​​​fly-by te ervaren gedurende de eerste miljard jaar van het leven van de zon.

Dit is geen definitief bewijs dat een langsvliegende ster de rommelige kenmerken van het buitenste zonnestelsel heeft veroorzaakt. maar het kan veel waarnemingen reproduceren en lijkt relatief realistisch. Tot dusver, het is de eenvoudigste verklaring, en als eenvoud een teken van geldigheid is, dit model is tot nu toe de beste kandidaten.

"Samengevat, ons close-fly-by-scenario biedt een realistisch alternatief voor de huidige modellen die worden voorgesteld om de onverwachte kenmerken van het buitenste zonnestelsel te verklaren, " concludeert Susanne Pfalzner. "Het moet worden beschouwd als een optie om het buitenste zonnestelsel vorm te geven. De kracht van de fly-by-hypothese ligt in de verklaring van verschillende eigenschappen van het buitenste zonnestelsel door één enkel mechanisme."