De yttersta delarna av vårt solsystem är en märklig plats – fylld av mörka och isiga kroppar med smeknamn som Sedna, Biden och Goblin, som var och en sträcker sig över flera hundra mil.

Två nya studier av forskare vid University of Colorado Boulder kan hjälpa till att lösa ett av de största mysterierna om dessa långt borta världar:varför så många av dem inte cirklar runt solen som de borde.

Banorna för dessa planetariska konstigheter, som forskare kallar "fristående föremål, ' luta och spänna ut ur solsystemets plan, bland annat ovanligt beteende.

"Denna region av rymden, som är så mycket närmare oss än stjärnor i vår galax och andra saker som vi kan observera alldeles utmärkt, är bara så okänd för oss, sa Ann-Marie Madigan, en biträdande professor vid institutionen för astrofysiska och planetära vetenskaper (APS) vid CU Boulder.

Vissa forskare har föreslagit att något stort kan vara att skylla på - som en oupptäckt planet, kallad "Planet 9, " som sprider föremål i dess spår.

Men Madigan och doktoranden Alexander Zderic tänker hellre mindre. Utgående från uttömmande datorsimuleringar, duon hävdar att dessa fristående föremål kan ha stört sina egna banor – genom små gravitationsknuffar som ökat under miljontals år.

Resultaten, Madigan sa, ge en lockande hint om vad som kan hända i denna mystiska region i rymden.

"Vi är det första laget som kan reproducera allt, alla konstiga orbitala anomalier som forskare har sett genom åren, sa Madigan, också en stipendiat på JILA. "Det är galet att tänka på att det fortfarande finns så mycket vi behöver göra."

Teamet publicerade sina resultat den 2 juli i Astronomisk tidskrift och sista månaden i Astronomiska tidskriftsbrev .

Kraft till asteroiderna

Problemet med att studera det yttre solsystemet, Madigan lade till, är att det bara är så mörkt.

"Vanligtvis, det enda sättet att observera dessa objekt är att få solens strålar att smälla av deras yta och komma tillbaka till våra teleskop på jorden, " sa hon. "Eftersom det är så svårt att lära sig något om det, det var detta antagande att det var tomt."

Hon är en av ett växande antal forskare som hävdar att denna region i rymden är långt ifrån tom - men det gör det inte lättare att förstå.

Titta bara på de fristående föremålen. Medan de flesta kroppar i solsystemet tenderar att cirkla runt solen i en platt skiva, dessa isiga världars banor kan luta som en gungbräda. Många tenderar också att samlas i bara en bit av natthimlen, lite lik en kompass som bara pekar norrut.

Madigan och Zderic ville ta reda på varför. Att göra det, de vände sig till superdatorer för att återskapa, eller modell, dynamiken i det yttre solsystemet i större detalj än någonsin tidigare.

"Vi modellerade något som en gång kan ha funnits i det yttre solsystemet och även lagt till gravitationsinflytandet från jätteplaneterna som Jupiter, sade Zderic, även av APS.

I processen, de upptäckte något ovanligt:​​de isiga objekten i deras simuleringar började kretsa runt solen som vanligt. Men då, över tid, de började dra och trycka på varandra. Som ett resultat, deras omloppsbanor blev sämre tills de till slut liknade den äkta varan. Det som var mest anmärkningsvärt var att de gjorde allt på egen hand - asteroiderna och mindre planeter behövde inte en stor planet för att kasta dem i en slinga.

"Individuellt, alla gravitationsinteraktioner mellan dessa små kroppar är svaga, Madigan sa. "Men om du har nog av dem, det blir viktigt."

Jorden gånger 20

Madigan och Zderic hade sett antydningar om liknande mönster i tidigare forskning, men deras senaste resultat ger de mest uttömmande bevisen hittills.

Fynden kommer också med en stor varning. För att få Madigan och Zderics teori om "kollektiv gravitation" att fungera, det yttre solsystemet behövde en gång innehålla en enorm mängd saker.

"Du behövde föremål som blev till något i storleksordningen 20 jordmassor, " sa Madigan. "Det är teoretiskt möjligt, men det kommer definitivt att stöta på folks tro."

På ett eller annat sätt, forskarna borde få reda på det snart. Ett nytt teleskop kallat Vera C. Rubin-observatoriet är planerat att komma online i Chile 2022 och kommer att börja skina ett nytt ljus på denna okända sträcka av rymden.

"Mycket av den senaste tidens fascination för det yttre solsystemet är relaterad till tekniska framsteg, " sa Zderic. "Du behöver verkligen den senaste generationen teleskop för att observera dessa kroppar."