В Солнечной системе планеты и большинство других тел движутся примерно в одной орбитальной плоскости, известной как эклиптика, но есть исключения, такие как кометы. Кометы, особенно долгопериодические кометы, на завершение каждой орбиты которых уходят десятки тысяч лет, не ограничиваются областью вблизи эклиптики; они видят, как они приходят и уходят в разных направлениях.
Модели образования Солнечной системы предполагают, что даже долгопериодические кометы первоначально сформировались около эклиптики, а затем были рассеяны по орбитам, наблюдаемым сегодня, в результате гравитационного взаимодействия, в первую очередь с газовыми планетами-гигантами.
Но даже при планетарном рассеянии афелий кометы, точка, где она наиболее удалена от Солнца, должен оставаться около эклиптики. Для объяснения наблюдаемого распределения необходимы другие, внешние силы. Солнечная система не существует изолированно; гравитационное поле Галактики Млечный Путь, в которой находится Солнечная система, также оказывает небольшое, но немаловажное влияние. Арика Хигучи, доцент Университета гигиены труда и окружающей среды в Японии и ранее участник проекта NAOJ RISE Project, изучила влияние галактической гравитации на долгопериодические кометы посредством аналитического исследования уравнений, управляющих орбитальным движением.
Она показала, что с учетом галактической гравитации афелия долгопериодических комет имеет тенденцию собираться около двух плоскостей. Сначала хорошо известная эклиптика, но также и вторая «пустая эклиптика».«Эклиптика наклонена относительно диска Млечного Пути примерно на 60 градусов. Пустая эклиптика тоже наклонена на 60 градусов, но в обратном направлении.
Хигучи называет это «пустой эклиптикой», основываясь на математической номенклатуре и потому, что изначально она не содержит объектов, а лишь позже заселяется рассеянными кометами.
Хигучи подтвердила свои прогнозы путем перекрестной проверки с численными расчетами, частично выполненными на кластере ПК в Центре вычислительной астрофизики NAOJ. Сравнение аналитических и расчетных результатов с данными для долгопериодических комет, перечисленных в базе данных малых тел НАСА JPL, показало, что распределение имеет два пика, около эклиптики и пустой эклиптики, как и предсказывалось.
Это убедительный признак того, что модели образования верны и долгопериодические кометы сформировались на эклиптике. Однако Хигучи предупреждает: «Острые пики находятся не точно в эклиптике или пустой плоскости эклиптики, а рядом с ними.
Исследование распределения наблюдаемых малых тел должно включать множество факторов. Детальное изучение распределения долгопериодических комет будет нашей будущей работой. Проект обзора всего неба, известный как Legacy Survey of Space and Time (LSST), предоставит ценную информацию для этого исследования."