TNO poruszają się po wydłużonych, często silnie nachylonych orbitach, których nie sposób wytłumaczyć tylko standardową ewolucją Układu Słonecznego. Dodatkowo, ich powierzchnie wykazują ogromne zróżnicowanie barw – od szarości po głęboką czerwień. Odcienie te wynikają ze składu chemicznego, głównie różnic w rodzaju lodu i obecności związków organicznych, takich jak tholiny – substancji odpowiadających m.in. za czerwonawy kolor Plutona, który swoją drogą także jest obiektem transneptunowym.
Co ciekawe, kolory TNO nie są rozmieszczone przypadkowo. Przeglądy nieba, takie jak Outer Solar System Origins Survey (OSSOS) i Dark Energy Survey (DES), ujawniły intrygującą zależność między barwą powierzchni a orbitą obiektów. Czerwone TNO częściej występują na bardziej regularnych, mniej nachylonych orbitach, natomiast szare – na bardziej nachylonych i wydłużonych. Naukowcy od dawna podejrzewali, że nie może to być dziełem przypadku i wymaga wyjaśnienia.
Czytaj także: Zaskoczenie! Webb odkrywa tlenek i dwutlenek węgla na zewnętrznej krawędzi Układu Słonecznego
Z pomocą przyszły symulacje przeprowadzone przez zespół kierowany przez prof. Susanne Pfalzner z Jülich Supercomputing Center. Naukowcy zaproponowali, że dawno temu, jeszcze w młodości Układu Słonecznego, Słońce mogło znaleźć się w bliskim sąsiedztwie innej gwiazdy. Nie byłoby w tym nic dziwnego, wszak na początku swojej historii Słońce stanowiło element młodej gromady, w której zagęszczenie gwiazd było tysiąc-milion razy większe niż obecnie. Gwiazd wszędzie wokół Słońca było mnóstwo.
Zespół przeprowadził symulację takiego wydarzenia, zakładając, że gwiazda o masie 0,8 masy Słońca przeleciała w odległości 110 jednostek astronomicznych (AU) od dysku protoplanetarnego otaczającego młode Słońce. W modelu uwzględniono dziesiątki tysięcy cząstek krążących wokół Słońca w zakresie odległości od 30 do 150 AU, przypisując im gradient barw w zależności od odległości od Słońca – symulując w ten sposób różnice chemiczne w materii tworzącej dysk.
Wyniki były zaskakujące. Przelot gwiazdy wywołał spiralny wzór w strukturze dysku i radykalnie zmienił orbity cząstek. Czerwone cząstki – reprezentujące obiekty powstałe bliżej Słońca – pozostały na orbitach o mniejszym nachyleniu, natomiast szare – powstałe dalej – zostały wypchnięte na bardziej nachylone trajektorie. Taki rozkład bardzo dobrze zgadza się z obserwacjami obecnych populacji TNO.
Dodatkowe symulacje, obejmujące miliard lat ewolucji, pokazały, że ten układ jest stabilny. Choć część obiektów została rozproszona lub wyrzucona całkowicie poza Układ Słoneczny, ogólny schemat się utrzymał: czerwone obiekty są rzadkością na wysoko nachylonych i silnie wydłużonych orbitach.
Czytaj także: Planeta 9 nie daje naukowcom spokoju. Czy planetoida CNEOS14 wskazała nam, gdzie jej szukać?
Nadchodzące obserwacje w ramach przeglądu Legacy Survey of Space and Time (LSST), realizowanego przez Obserwatorium Very Rubin, mogą okazać się kluczowe dla weryfikacji tego modelu. LSST ma szansę odkryć dziesięć razy więcej TNO niż obecnie znamy. Jeśli wśród nowych obiektów dominować będą odcienie szarości i jasnej czerwieni – a liczba intensywnie czerwonych ciał będzie niewielka – będzie to silne potwierdzenie teorii bliskiego spotkania gwiazd.
Nowe badania rzucają więc światło na odległą przeszłość Układu Słonecznego. Jeśli ich wnioski się potwierdzą, oznaczać to będzie, że nasz kosmiczny dom już na samym początku istnienia doświadczył bliskiego i wpływowego spotkania, które trwale ukształtowało jego zewnętrzne granice.