Вновь возродившую надежды на то, что в Солнечной системе удастся обнаружить еще одну планету, расположенную намного дальше Плутона. Подробнее об истории поиска девятой планеты и о значении расчетов Батыгина и Брауна по просьбе N + 1 рассказывает блогер и популяризатор космонавтики Виталий «Зеленый Кот» Егоров.
В астрономической среде два года обсуждают сенсацию, которой пока нет. Ряд косвенных признаков указывает, что где-то в Солнечной системе, намного дальше Плутона, есть еще одна планета. Пока ее не нашли, но примерное местоположение рассчитали. Если в расчетах ошибки нет, то это станет самым важным астрономическим открытием столетия.
Первой планетой, открытой «на кончике пера», была Нептун - еще в 1830-е годы астрономы обратили внимание на непредвиденные отклонения в орбите Урана и предположили, что за ним имеется еще одна планета, которая вызывает гравитационное возмущение. Гипотеза подтвердилась в 1846 году, когда Нептун смогли наблюдать в математически предсказанной области неба. Оказалось, что его видели и раньше, но не могли отличить от далеких звезд. Среднее расстояние до Нептуна - 4,5 миллиарда километров, или около 30 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна расстоянию от Солнца до Земли - около 150 миллионов километров).
Оптимизм после открытия Нептуна вдохновил многих ученых и любителей астрономии на поиски других, более удаленных планет. Дальнейшие наблюдения за Нептуном и Ураном показывали расхождение между реальным движением планет и предсказанным математически, и это вселяло уверенность, что сенсация 1846 года может повториться. Казалось, в 1930 году поиски увенчались успехом, когда Клайд Томбо обнаружил Плутон на расстоянии около 40 астрономических единиц.
Клайд Томбо
Долгое время Плутон оставался единственным известным объектом Солнечной системы, расположенным дальше от Солнца, чем Нептун. И по мере роста качества астрономической техники представления о размере Плутона постоянно менялись в сторону уменьшения. К середине века считалось, что он имеет размер, сравнимый с Землей, и очень темную поверхность. В 1978 году удалось уточнить массу Плутона благодаря открытию его спутника Харона. Оказалось, что он намного меньше не то что Меркурия, но даже земной Луны.
К концу XX века благодаря технологиям цифровой фотосъемки и компьютерной обработки данных начались открытия других транснептуновых объектов, размером меньше Плутона. Сначала, по привычке, их звали планетами. В Солнечной системе их стало десять, потом одиннадцать, потом двенадцать. Но к началу 2000-х годов астрономы забили тревогу. Стало ясно, что за Нептуном Солнечная система не заканчивается и каждой ледяной глыбе придавать статус Земли и Юпитера не годится. В 2006 году для плутоноподобных тел придумали отдельное название - карликовая планета. Планет снова стало восемь, как и столетие назад.
Тем временем поиски настоящих планет за пределами орбит Нептуна и Плутона не прекращались. Высказывались даже гипотезы о наличии там красного или коричневого карлика, то есть малого звездоподобного тела массой в несколько десятков Юпитеров, которое составляет с Солнцем двойную звездную систему. Подсказали эту гипотезу… динозавры и прочие вымершие животные. Группа ученых обратила внимание на то, что массовые вымирания на Земле происходят примерно каждые 26 миллионов лет, и предположила, что это период возвращения в окрестности внутренней Солнечной системы массивного тела, которое приводит к увеличению числа комет, устремляющихся к Солнцу и попадающих в Землю. Во многие СМИ эти гипотезы попали в виде антинаучных предсказаний о грядущем нападении пришельцев с планеты или звезды Нибиру.
По оси Х - миллионы лет до настоящего дня, по оси Y - всплески вымирания биологических видов на Земле
NASA дважды предпринимало попытки найти возможную планету или коричневого карлика. В 1983 году космический телескоп IRAS осуществил полное картографирование небесной сферы в инфракрасном диапазоне. Телескоп провел наблюдения десятков тысяч источников теплового излучения, открыл несколько астероидов и комет в Солнечной системе и стал причиной шумихи в прессе, когда ученые приняли по ошибке далекую галактику за юпитероподобную планету. В 2009-м году полетел похожий, но более чувствительный и долгоживущий телескоп WISE, который сумел найти несколько коричневых карликов, но на расстоянии в несколько световых лет, то есть не относящихся к Солнечной системе. Он же показал, что в нашей системе планет размером с Сатурн или Юпитер за Нептуном тоже нет.
Разглядеть новую планету или недалекую звезду не удается никому до сих пор. Или ее там вообще нет, или она слишком холодна и излучает или отражает слишком мало света, чтобы ее можно было обнаружить при случайном поиске. Ученым пока приходится полагаться на косвенные признаки: особенности движения других, уже открытых космических тел.
Поначалу обнадеживающие данные получали в аномалиях орбит Урана и Нептуна, но в 1989 году было установлено, что причина аномалий - в ошибочном определении массы Нептуна: он оказался на пять процентов легче, чем думали ранее. После коррекции данных моделирование стало совпадать с наблюдениями, и гипотеза о девятой планете отпала.
Некоторые исследователи задумались о причинах появления долгопериодических комет во внутренней Солнечной системе и об источнике короткопериодических комет. Долгопериодические кометы могут появляться у Солнца раз в сотни или миллионы лет. Короткопериодические облетают вокруг Солнца за 200 или менее лет, то есть находятся гораздо ближе.
Кометы имеют очень короткий по космическим меркам срок жизни. Основной их материал - это лед различного происхождения: из воды, метана, циана и др. Солнечные лучи испаряют льды, и комета превращается в незаметный поток пыли. Тем не менее, короткопериодические кометы продолжают летать вокруг Солнца и сегодня, спустя миллиарды лет после формирования Солнечной системы. Значит, их число пополняется из какого-то внешнего источника.
Таким источником считается Облако Оорта - гипотетический регион радиусом до 1 светового года, или 60 тысяч астрономических единиц, вокруг Солнца. Считается, что там летают миллионы ледяных кусков по круговым орбитам. Но периодически что-то меняет их орбиту и запускает к Солнцу. Что это за сила, пока неизвестно: это может быть гравитационное возмущение от соседних звезд, результаты столкновений в облаке или влияние крупного тела в нем же. Например, это могла бы быть планета размером чуть больше Юпитера - ей даже дали название Тюхе. Авторы гипотезы Тюхе предполагали, что телескоп WISE сможет найти ее, но открытия не состоялось.
Облако Оорта (наверху: оранжевой линией показана условная орбита объектов из пояса Койпера, желтой - орбита Плутона
Если Облако Оорта - только гипотетическое семейство малых тел Солнечной системы, которое астрономы не могут наблюдать непосредственно, то другое семейство, пояс Койпера, изучено гораздо лучше. Плутон - это первое обнаруженное космическое тело пояса Койпера. Сейчас там открыто еще три карликовые планеты размером с Плутон или меньше и более тысячи малых тел.
Для семейства пояса Койпера характерны круговые орбиты, небольшой наклон к плоскости вращения известных планет Солнечной системы - плоскости эклиптики - и обращение в границах 30 и 55 астрономических единиц. С внутренней стороны пояс Койпера обрывается на орбите Нептуна, кроме того эта планета оказывает гравитационное возмущение на пояс. Причина внешней резкой границы пояса неизвестна. Это дает основания предполагать наличие еще одной полноценной планеты где-то на расстоянии 50 астрономических единиц.
За поясом Койпера, хотя и частично пересекаясь с ним, лежит область рассеянного диска. Для малых тел этого диска, напротив, характерны сильно вытянутые эллиптические орбиты и значительный наклон к плоскости эклиптики. Новые надежды на обнаружение девятой планеты и бурные обсуждения в среде астрономов породили именно тела рассеянного диска.
Некоторые объекты рассеянного диска настолько далеки от Нептуна, что он не оказывает на них никакого гравитационного влияния. Для них придуман отдельный термин «обособленный транснептуновый объект». Один из таких известных объектов под названием Седна приближается к Солнцу на 76 астрономических единиц и отдаляется на 1000 астрономических единиц, поэтому ее одновременно считают первым найденным объектом Облака Оорта. Некоторые известные тела рассеянного диска имеют менее экстремальные орбиты, а какие-то, напротив, имеют еще более вытянутую орбиту и сильный наклон плоскости обращения.
Орбиты транснептуновых объектов. Справа, зеленым цветом, - орбита предполагаемой девятой планеты
Оказалось, что несколько найденных обособленных транснептуновых объектов имеют ближнюю точку своей орбиты в области около 60 астрономических единиц и эта точка лежит в плоскости эклиптики, а у некоторых объектов орбиты вытянуты в одном направлении. Вероятность такого случайного пролегания орбит составляет 0,025 процента, то есть более вероятно гравитационное влияние неизвестной планеты. По оценкам ученых Калифорнийского технологического института Константина Батыгина и Майкла Брауна, обративших внимание на необычные орбиты, это может быть планета в десять раз массивнее Земли. Возможно, там летает газовый собрат Нептуна и Урана либо каменная планета в 2–4 раза больше Земли, так называемая «суперземля». Хотя, учитывая изобилие ледяных тел на периферии Солнечной системы, более вероятно наличие газовой планеты.
По расчетам авторов свежей гипотезы, «их» планета может иметь вытянутую орбиту, приближаясь к Солнцу на 200 и отдаляясь на 1200 астрономических единиц. Ее точное местоположение на земном небе пока рассчитать не удается, но примерная область поисков постепенно сокращается. Поиск ведется с помощью оптического телескопа «Субару» на Гавайях и телескопа имени Виктора Бланко в Чили. Для того чтобы дополнительно подтвердить существование планеты и уточнить ее возможное местоположение, требуется найти больше тел рассеянного диска. Сейчас эти поиски продолжаются, работы имеют высокий приоритет, и появляются новые находки. Однако ожидаемая планета по-прежнему неуловима.
Если бы астрономы знали, куда смотреть,то, возможно, смогли бы увидеть планету и оценить ее размер. Но у «дальнобойных» телескопов слишком узкий угол обзора, чтобы осуществлять свободный поиск по большим площадям неба. К примеру, известный космический телескоп Hubble за 25 лет своей работы осмотрел менее 10 процентов всей небесной сферы. Но поиски продолжаются, и если девятую планету Солнечной системы все-таки найдут, то это станет настоящей сенсацией в астрономии.
Возможно, в Солнечной системе есть еще одна, девятая планета. Такое предположение высказали астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института. Вероятно, новая планета по размеру близка к Нептуну, ее масса составляет от 5 до 15 масс Земли, орбита расположена так далеко, что даже ближайшая ее точка в сотни раз дальше от Солнца, чем Земля, и она так продолжительна, что полный оборот вокруг Солнца новая планета, которую пока называют просто Планета X, проходит за 15 тысяч лет.
Гипотезы о существовании еще одной планеты в Солнечной системе неоднократно высказывали и астрономы, и фантасты, но никогда еще аргументация не была столь убедительной. “Если вы скажете, что у вас есть доказательства существования Планеты X, любой астроном ответит: “Опять? Этот человек точно сумасшедший”, и я бы отреагировал точно так же, – заметил Майкл Браун в интервью журналу Science. – Так чем мы отличаемся? Тем, что на этот раз мы правы”. Интересно, что именно по инициативе Брауна в 2006 году Плутон, до этого считавшийся девятой планетой Солнечной системы, был разжалован в карликовые планеты. Если американский астроном окажется прав на этот раз, он сам же и восстановит нарушенное количество.
Радио Свобода расспросило заведующего отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН Дмитрия Вибе о том, чего мы еще не знаем о родной Солнечной системе, на каком основании Браун и Батыгин уверены в существовании Планеты X и что должно произойти, чтобы ее открытие стало достоверным.
– На первый взгляд кажется, что окружающая нас Солнечная система должна быть хорошо изучена, но, очевидно, это не так. Чего мы еще не знаем о собственной планетарной системе?
– Наши знания о Солнечной системе зависят от того, какими наблюдательными возможностями мы обладаем. Когда у человечества не было возможности проводить телескопические наблюдения, были известны планеты только до Сатурна. Появился телескоп – был открыт Уран. И так далее, чем совершеннее становится наша наблюдательная техника, тем дальше мы продвигаемся от Солнца. И, скорее всего, это продвижение далеко не закончено.
– А где сейчас проходит эта граница понимания?
– Как раз примерно там, где происходят события, спровоцировавшие сейчас информационный шум, это расстояние порядка нескольких десятков астрономических единиц (одна астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца, или около 150 миллионов километров. – РС ), там расположен так называемый пояс Койпера. Впрочем, пояс Койпера, на самом деле, и сам разделяется на несколько групп, есть классический пояс Койпера, который заканчивается примерно в 50 а.е., но есть еще объекты рассеянного диска, резонансные объекты, которые от Солнца в самых далеких точках своей орбиты уходят гораздо дальше.
– Разговоры о гипотетическом существовании еще одной планеты в Солнечно системе, Планеты X, неоднократно то разгорались, то затухали в последнее время. Что было для них поводом?
– Когда нет возможности для прямого наблюдения, приходится искать какие-то косвенные признаки наличия планеты. Часто вспоминают классическую историю с открытием Нептуна в середине 19-го века, тогда были замечены некоторые неправильности в движении Урана, и на этом основании была открыта новая планета, Нептун. В принципе, этот метод может работать и теперь. Видя необъяснимые закономерности в движениях тел за орбитой уже Нептуна, мы можем догадаться о наличии каких-то еще более далеких массивных тел в Солнечной системе. Но проблема в том, что чем дальше от Солнца мы заглядываем, тем сложнее нам эти закономерности улавливать. Поэтому происходят такие истории – вроде бы обнаруживается какая-то закономерность и для ее объяснения привлекают гипотезу о существовании новой планеты, потом эта закономерность оказывается другой и гипотеза о существовании новой планеты становится не нужна. Потом находят новую закономерность и снова вспоминают о планете на дальних окраинах.
– Но на этот раз гипотеза кажется более состоятельной?
– Закономерность, которую использовали Батыгин и Браун, некоторая организованность движения тел пояса Койпера, кажется наглядной и куда более достоверной, чем закономерности, которые привлекались раньше.
– Как я понимаю, эти тела – это, в частности, Седна, транснептуновый объект, открытый в 2003 году при участии соавтора нынешней работы, Майкла Брауна, и VP113, открытый в 2012 году его учеником Чедвиком Трухильо и Скоттом Шеппардом. А в чем их уникальность, почему их движение понадобилось как-то специально объяснять?
– Их важная особенность в том, что они к Солнцу никогда не приближаются. Практически все известные сейчас объекты, даже те, орбиты которых сильно вытянуты, которые далеко уходят от Солнца в самых далеких точках своих орбит, в самых близких точках своей траектории находятся все же где-то в области орбиты Нептуна. То есть они все же связаны с обычным поясом Койпера, но вот на таких вытянутых орбитах оказались в результате прошлых событий. А Седна и VP113 даже в ближайших к Солнцу точках орбит не заходят в классический пояс Койпера, их перигелии, то есть как раз эти ближайшие к Солнцу точки, находятся в 76 и 80 а.е., тогда как классический пояс Койпера заканчивается в 50 а.е. Это привлекло к ним интерес и с самого начала заставляло думать, что есть некий неизвестный механизм, который способен выбрасывать тела Солнечной системы на такие далекие орбиты. Уже в статье Трухильо и Шеппарда, в которой сообщалось об открытии VP113, было высказано предположение, что это может быть следствием существования какой-то неизвестной пока планеты. Батыгин и Браун провели вычисления и доказали, что эта гипотеза действительно работает. То есть это объяснение состоятельно с точки зрения законов небесной механики, это не просто какая-то фантазия. Если запустить модель Солнечной системы, заставить ее работать по законам механики, то действительно планета, находящаяся на большом расстоянии от Солнца, порядка уже сотен астрономически единиц, в состоянии сыграть роль своего рода дирижера, заставляющего объекты на дальних окраинах пояса Койпера двигаться вот таким особым образом.
– Браун и Батыгин приняли во внимание движение не только Седны и VP113?
– Седна и VP113 заведомо обладают необычными орбитами. Но есть и другие, которые по внешним признакам относятся к рассеянному диску пояса Койпера, но, как оказалось, могут быть родственными с Седной и VP113. Таких тел есть несколько, и их исследовали в своей модели Браун и Батыгин.
– Насколько убедительными кажутся астрономам выводы Брауна и Батыгина? Не получается ли, что существование новой планеты вызывает больше новых вопросов, чем дает ответов?
– На самом деле, к возможному факту наличия этой планеты особых вопросов нет, потому что и до этого рассматривались модели, в которых в Солнечной системе была еще одна планета, которая потом была выброшена на дальнюю окраину в результате взаимодействия с планетами-гигантами на ранних этапах эволюции Солнечной системы. Такие процессы рассматривались еще до того, как появилась модель Батыгина и Брауна. И сейчас никаких новых предположений не требуется. Другой вопрос, и они даже сами его рассматривают в статье, что если выбросить планету из Солнечной системы не проблема, то как ее потом затормозить? Почему она осталась? Как она вышла на ту орбиту, на которой находится сейчас? Впрочем, для всего этого тоже можно подобрать объяснения, это не кажется мне какими-то критическими замечаниями. Тем более что мы знаем другие планетные системы, в которых планеты-гиганты вращаются на расстояниях в десятки астрономических единиц от звезды.
– Разве это не удивительно, что мы знаем о существовании подобных планет у других звезд, а про свою Солнечную систему точно не уверены?
– Сложность состоит в том, что далеко не всегда легко исследовать то, что находится близко. Я могу такой философский пример привести: мы устройство Туманности Андромеды знаем гораздо лучше, чем устройство нашей собственной Галактики, хотя наша Галактика находится вокруг нас. Кроме того, мы открываем планеты у других звезд в подавляющем большинстве случаев не непосредственно. Мы наблюдаем то воздействие, которое эти планеты оказывают на свои родительские звезды. Они могут их затмевать время от времени. Они заставляют их двигаться силой собственного притяжения. Очень мало случаев, когда мы действительно видим планету у других звезд.
– Увидеть новую планету даже здесь, в Солнечной системе, нам тоже будет очень сложно?
– Да. Потому что она очень тускла. И сейчас она с большой вероятностью находится в самой далекой точке своей орбиты, а это могут быть десятки тысяч астрономических единиц. И пробудет там еще очень долгое время. Но другое дело, что теперь, когда есть подозрение, что в принципе она существует, есть надежда выстроить правильную стратегию поиска. И это облегчит ее обнаружение. Надо еще понимать, что мы контроль за небом осуществляем пока очень и очень слабо. У нас отсутствуют системы какого-то постоянного мониторинга неба. Сейчас начал работать один проект на Гавайских островах, который в принципе решает эту задачу. Но все большие, чувствительные телескопы работают так, что они исследуют какой-то один участок неба и переходят к следующему, а когда они вернутся к нему в следующий раз – неизвестно. А чтобы обнаружить движение, нужно осуществлять постоянный мониторинг всего неба. Такую роскошь мы себе пока не можем позволить. А со временем мы увидим в Солнечной системе еще много чего, я думаю, даже из до сих пор не предсказанного.
– В журнале Science приводится замечательное сравнение, что поиск новой планеты похож на поиск иголки в стогу сена через коктейльную трубочку.
– Да. Единственный телескоп, который сейчас хоть как-то походит для такого поиска, – это японский телескоп "Субару". Его поле зрения примерно совпадает по размерам с полной Луной, это тот участок неба, который можно исследовать за одно наблюдение, за один сеанс. Понятно, что чтобы таким образом все небо покрыть, потребуется большое время, тем более что нужно не просто взять и сфотографировать, это нужно делать с неким периодом, чтобы увидеть движение планеты. Ну, вот вначале 20-х годов вступит в строй телескоп GMT в Чили, у которого, как и у "Субару", тоже будет большое зеркало и существенное поле зрения. Если "Субару" не даст результатов, то, может быть, эту планету удастся увидеть при помощи GMT.
– Естественно. Планету можно открыть только одним способом – обнаружить признаки ее существования наблюдательно.
– Насколько работа Брауна и Батыгина соотносится с одиозными теориями Захарии Ситчина о планете Нибиру?
– Ну, это совершенно из другой оперы. Дело в том, что смысл теорий Ситчина и других подобных состоит в том, что все эти гипотетические ужасные планеты должны время от времени попадать в центральную часть Солнечной системы и совершать здесь всякие злодейства, приводить к катастрофам. Если говорить с астрономической точки зрения, то вот эта Нибиру – это планета с перигейным расстоянием порядка одной астрономической единицы, но никак не в 200 а. ед., как планета Батыгина и Брауна. То, что там что-то далеко может летать, об этом разговоры шли уже очень давно, но чтобы произвести какое-то воздействие на Землю, планета должна поближе подлететь.
– А как существование новой массивной планеты отразится на расчетах стабильности Солнечной системы? Не получится так, что если принять ее во внимание, то окажется, что через пару миллионов лет, условно говоря, Меркурий упадет на Венеру?
– Вопрос, конечно, уместный. Я, правда, сам не очень компетентен в этих вопросах, я только слушал доклады о таких расчетах. И там люди говорили, что мы в принципе не можем точно предсказывать эволюцию Солнечной системы. Такие предсказания становятся хаотическими на больших масштабах времени, потому что для них важно учитывать даже такие вещи, как, например, импульс, который Земля получает при запусках космических ракет. Казалось бы, такая крошечная добавка, но на временах порядка 4 миллиардов лет она может приводить к непредсказуемым последствиям. А мы теперь целую планету добавляем в Солнечную систему. Что я могу сказать... Как был хаос, так и останется. Раньше был один хаос. Добавили планету – будет другой хаос. Солнечная система существует больше 4,5 миллиардов лет. Пока еще никто ни на кого существенно не упал. Может быть, еще 4 миллиарда лет протянем как-нибудь.
Удастся ли ученым найти в Солнечной системе еще один крупный объект? Рассказываем о поисках еще одной планеты Солнечной системы совместно с научно-популярным порталом N+1 .
В астрономической среде два года обсуждают сенсацию, которой пока нет. Зимой 2016 года назад ученые Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун опубликовали статью, вновь возродившую надежды на то, что в Солнечной системе удастся обнаружить еще одну планету. Ряд косвенных признаков указывает, что где-то намного дальше Плутона, есть еще одна планета. Пока ее не нашли, но примерное местоположение рассчитали. Если в расчетах ошибки нет, то это станет самым важным астрономическим открытием столетия.
Первой планетой, открытой «на кончике пера», была Нептун - еще в 1830-е годы астрономы обратили внимание на непредвиденные отклонения в орбите Урана и предположили, что за ним имеется еще одна планета, которая вызывает гравитационное возмущение. Гипотеза подтвердилась в 1846 году, когда Нептун смогли наблюдать в математически предсказанной области неба. Оказалось, что его видели и раньше, но не могли отличить от далеких звезд. Среднее расстояние до Нептуна - 4,5 миллиарда километров, или около 30 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна расстоянию от Солнца до Земли - около 150 миллионов километров).
Оптимизм после открытия Нептуна вдохновил многих ученых и любителей астрономии на поиски других, более удаленных планет. Дальнейшие наблюдения за Нептуном и Ураном показывали расхождение между реальным движением планет и предсказанным математически, и это вселяло уверенность, что сенсация 1846 года может повториться. Казалось, в 1930 году поиски увенчались успехом, когда Клайд Томбо на расстоянии около 40 астрономических единиц.
Долгое время Плутон оставался единственным известным объектом Солнечной системы, расположенным дальше от Солнца, чем Нептун. И по мере роста качества астрономической техники представления о размере Плутона постоянно менялись в сторону уменьшения. К середине века считалось, что он имеет размер, сравнимый с Землей, и очень темную поверхность. В 1978 году удалось уточнить массу Плутона благодаря открытию его спутника Харона. Оказалось, что он намного меньше не то что Меркурия, но даже земной Луны.
К концу XX века благодаря технологиям цифровой фотосъемки и компьютерной обработки данных начались открытия других транснептуновых объектов, размером меньше Плутона. Сначала, по привычке, их звали планетами. В Солнечной системе их стало десять, потом одиннадцать, потом двенадцать. Но к началу 2000-х годов астрономы забили тревогу. Стало ясно, что за Нептуном Солнечная система не заканчивается и каждой ледяной глыбе придавать статус Земли и Юпитера не годится. В 2006 году для плутоноподобных тел придумали отдельное название - карликовая планета. Планет снова стало восемь, как и столетие назад.
Тем временем поиски настоящих планет за пределами орбит Нептуна и Плутона не прекращались. Высказывались даже гипотезы о наличии там красного или коричневого карлика, то есть малого звездоподобного тела массой в несколько десятков Юпитеров, которое составляет с Солнцем двойную звездную систему. Подсказали эту гипотезу… динозавры и прочие вымершие животные. Группа ученых обратила внимание на то, что массовые вымирания на Земле происходят примерно каждые 26 миллионов лет, и предположила, что это период возвращения в окрестности внутренней Солнечной системы массивного тела, которое приводит к увеличению числа комет, устремляющихся к Солнцу и попадающих в Землю. Во многие СМИ эти гипотезы попали в виде антинаучных предсказаний о грядущем нападении пришельцев с планеты или звезды Нибиру.
NASA дважды предпринимало попытки найти возможную планету или коричневый карлик. В 1983 году космический телескоп IRAS осуществил полное картографирование небесной сферы в инфракрасном диапазоне. Телескоп провел наблюдения десятков тысяч источников теплового излучения, открыл несколько астероидов и комет в Солнечной системе и стал причиной шумихи в прессе, когда ученые приняли по ошибке далекую галактику за юпитероподобную планету. В 2009-м году полетел похожий, но более чувствительный и долгоживущий телескоп WISE, который сумел найти несколько коричневых карликов, но на расстоянии в несколько световых лет, то есть не относящихся к Солнечной системе. Он же показал, что в нашей системе планет размером с Сатурн или Юпитер за Нептуном тоже нет.
Разглядеть новую планету или недалекую звезду не удается никому до сих пор. Или ее там вообще нет, или она слишком холодна и излучает или отражает слишком мало света, чтобы ее можно было обнаружить при случайном поиске. Ученым пока приходится полагаться на косвенные признаки: особенности движения других, уже открытых космических тел.
Поначалу обнадеживающие данные получали в аномалиях орбит Урана и Нептуна, но в 1989 году было установлено, что причина аномалий - в ошибочном определении массы Нептуна: он оказался на пять процентов легче, чем думали ранее. После коррекции данных моделирование стало совпадать с наблюдениями, и гипотеза о девятой планете отпала.
Некоторые исследователи задумались о причинах появления долгопериодических комет во внутренней Солнечной системе и об источнике короткопериодических комет. Долгопериодические кометы могут появляться у Солнца раз в сотни или миллионы лет. Короткопериодические облетают вокруг Солнца за 200 или менее лет, то есть находятся гораздо ближе.
Кометы имеют очень короткий по космическим меркам срок жизни. Основной их материал - это лед различного происхождения: из воды, метана, циана и др. Солнечные лучи испаряют льды, и комета превращается в незаметный поток пыли.
Тем не менее, короткопериодические кометы продолжают летать вокруг Солнца и сегодня, спустя миллиарды лет после формирования Солнечной системы. Значит, их число пополняется из какого-то внешнего источника.
Таким источником считается Облако Оорта - гипотетический регион радиусом до 1 светового года, или 60 тысяч астрономических единиц, вокруг Солнца. Считается, что там летают миллионы ледяных кусков по круговым орбитам. Но периодически что-то меняет их орбиту и запускает к Солнцу. Что это за сила, пока неизвестно: это может быть гравитационное возмущение от соседних звезд, результаты столкновений в облаке или влияние крупного тела в нем же. Например, это могла бы быть планета размером чуть больше Юпитера - ей даже дали название Тюхе. Авторы гипотезы Тюхе , что телескоп WISE сможет найти ее, но открытия не состоялось.
Если Облако Оорта - только гипотетическое семейство малых тел Солнечной системы, которое астрономы не могут наблюдать непосредственно, то другое семейство, пояс Койпера, изучено гораздо лучше. Плутон - это первое обнаруженное космическое тело пояса Койпера. Сейчас там открыто еще три карликовые планеты размером с Плутон или меньше и более тысячи малых тел.
Для семейства пояса Койпера характерны круговые орбиты, небольшой наклон к плоскости вращения известных планет Солнечной системы - плоскости эклиптики - и обращение в границах 30 и 55 астрономических единиц. С внутренней стороны пояс Койпера обрывается на орбите Нептуна, кроме того эта планета оказывает гравитационное возмущение на пояс. Причина внешней резкой границы пояса неизвестна. Это дает основания предполагать наличие еще одной полноценной планеты где-то на расстоянии 50 астрономических единиц.
За поясом Койпера, хотя и частично пересекаясь с ним, лежит область рассеянного диска. Для малых тел этого диска, напротив, характерны сильно вытянутые эллиптические орбиты и значительный наклон к плоскости эклиптики. Новые надежды на обнаружение девятой планеты и бурные обсуждения в среде астрономов породили именно тела рассеянного диска.
Некоторые объекты рассеянного диска настолько далеки от Нептуна, что он не оказывает на них никакого гравитационного влияния. Для них придуман отдельный термин «обособленный транснептуновый объект». Один из таких известных объектов под названием Седна приближается к Солнцу на 76 астрономических единиц и отдаляется на 1000 астрономических единиц, поэтому ее одновременно считают первым найденным объектом Облака Оорта. Некоторые известные тела рассеянного диска имеют менее экстремальные орбиты, а какие-то, напротив, имеют еще более вытянутую орбиту и сильный наклон плоскости обращения.
Оказалось, что несколько найденных обособленных транснептуновых объектов имеют ближнюю точку своей орбиты в области около 60 астрономических единиц и эта точка лежит в плоскости эклиптики, а у некоторых объектов орбиты вытянуты в одном направлении. Вероятность такого случайного пролегания орбит составляет 0,025 процента, то есть более вероятно гравитационное влияние неизвестной планеты. По оценкам ученых Калифорнийского технологического института Константина Батыгина и Майкла Брауна, обративших внимание на необычные орбиты, это может быть планета в десять раз массивнее Земли. Возможно, там летает газовый собрат Нептуна и Урана либо каменная планета в 2–4 раза больше Земли, так называемая «суперземля». Хотя, учитывая изобилие ледяных тел на периферии Солнечной системы, более вероятно наличие газовой планеты.
По расчетам авторов свежей гипотезы, «их» планета может иметь вытянутую орбиту, приближаясь к Солнцу на 200 и отдаляясь на 1200 астрономических единиц. Ее точное местоположение на земном небе пока рассчитать не удается, но примерная область поисков постепенно сокращается.
Поиск ведется с помощью оптического телескопа «Субару» на Гавайях и телескопа имени Виктора Бланко в Чили. Для того чтобы дополнительно подтвердить существование планеты и уточнить ее возможное местоположение, требуется найти больше тел рассеянного диска. Сейчас эти поиски продолжаются, работы имеют высокий приоритет, и появляются новые находки. Однако ожидаемая планета по-прежнему неуловима.
Если бы астрономы знали, куда смотреть,то, возможно, смогли бы увидеть планету и оценить ее размер. Но у «дальнобойных» телескопов слишком узкий угол обзора, чтобы осуществлять свободный поиск по большим площадям неба. К примеру, известный космический телескоп Hubble за 25 лет своей работы осмотрел менее 10 процентов всей небесной сферы. Но поиски продолжаются, и если девятую планету Солнечной системы все-таки найдут, то это станет настоящей сенсацией в астрономии.
Число 9 для нашей солнечной системы является поистине магическим.
Американский астроном Персиваль Ловелл теоретически предсказал существование девятой планеты, которой он дал имя "Планета Х". Хотя, если быть точным, предсказывали её существование и до него, но он был самым настойчивым искателем её. А в 1930 планету открыл сотрудник обсерватории Ловелла Клайд Томбо. Планету назвали Плутон. После открытия Эриды, которая на 27% массивнее Плутона, последний был "разжалован" и переведён в категорию карликовых планет. И осталось в солнечной системе восемь планет. И множество вновь открытых тел в поясе Койпера.
И вот новость: открыта девятая планета солнечной системы. Опять "Планета Х".
Точнее, с помощью компьютерного моделирования она предсказана астрономами Калифорнийского технологического института Майклом Брауном и Константином Батыгиным. И, что интересно, Браун как раз и был инициатором перевода Плутона из ранга планет. В шутку его ещё называют "убийцей" Плутона.
И всё бы ничего и просто замечательно. Математика - великая наука. Но вот что смущает: планету, заметьте, предсказанную теоретически, уже описали в деталях. Состав ядра, оболочки, атмосферы...
Как такое возможно? Это же не писатели-фантасты, а, надо думать, учёные.
Можно смоделировать орбиту и предсказать (рассчитать) массу. Это понятно. Но строение? Ведь там может быть, к примеру, двойная планета. Или вообще две, три или более планет.
Рецензии
Меня это тоже насторожило. Ещё только в прогнозах увидеть загадочную планету в различные телескопы, а уже предсказывается её состав, из чего она состоит и какого размера. Наличие мощного гравитационного поля ещё не повод судить о планете, как о гиганте. Нейтронные звёзды тоже имеют мощнейшую гравитацию, но размерами совсем не блещут. Ну, да, тут можно возразить, что планеты и звёзды имеют различную структуру строения и сравнивать их нельзя. А вдруг это какая-то потухшая (умершая) давным давно звезда, какой-нибудь тёмный карлик? А может это вообще, загадочная планета Нибиру, о которой ещё древние шумеры упоминали в своих клинописях? Подождём, когда астрономы сфотографируют эту загадочную 9-тую планету и представят её фото для всеобщего обозрения.
Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора . Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом . Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании
Десять лет назад астрономы разжаловали из полноценной планеты Плутон - слишком маленький. В начале этого года астрофизики нашли новую огромную планету в Солнечной системе. Константин Батыгин, один из ученых, совершивших открытие, рассказал «Вокруг света», как это произошло.
Отношение к поискам новой планеты в нашей системе у астрономов, мягко говоря, неоднозначное. Почему вы решили этим заняться?
Изначально мы как раз собирались доказать, что в Солнечной системе не может быть еще одной планеты. А первый шаг на пути к открытию мы сделали после того, как в 2014 году вышла статья американских астрономов Чада Трухильо и Скотта Шепарда. Они заметили, что орбиты наиболее удаленных тел в поясе Койпера (область за орбитой Нептуна, где обращается множество мелких ледяных тел, именно она прежде считалась «родиной» короткопериодических комет. - Прим. «Вокруг света»
) очень похожи, в частности наклонены под одним углом к плоскости эклиптики - той плоскости, в которой Земля вращается вокруг Солнца. Это странно.
Константин Батыгин работает в Калифорнийском технологическом институте доцентом
И как вы объяснили эти странности?
Поначалу мы пытались объяснить их галактическим эффектом, то есть гравитацией в Галактике в целом, и самогравитацией пояса Койпера: мы предположили, что в нем достаточно материала, чтобы модулировать все эти орбиты. Около года мы работали над решениями, в которых не фигурировала бы девятая планета, но ничего не получалось. Например, оказалось, что галактический эффект работает, если Солнце расположено намного ближе к центру Галактики, чем оно есть на самом деле. А чтобы самогравитация имела значение, пояс Койпера должен быть в сто раз тяжелее. Мы пробовали самые разные идеи, которые ни к чему не приводили. Отчаявшись, наконец решили: попробуем то, чего не хотели трогать, - гипотезу планеты в этом поясе. И тогда даже первые, очень грубые модели сразу начали показывать что-то похожее на имеющиеся данные.
То есть вы предсказали существование планеты, но не обнаружили ее. Как скоро мы ее увидим?
Думаю, лет через пять. Для поиска мы используем движение Земли. Представьте, что вы едете на машине и делаете фотографии каждые три секунды. На фотографиях то, что близко к дороге, например деревья на обочине, смещается быстрее, чем облака на горизонте. Мы собираемся использовать этот эффект, чтобы идентифицировать планету - она находится к Земле намного ближе, чем звезды, на фоне которых мы ее увидим, когда найдем.
Причем уже сейчас на основе тех данных, что у нас есть, две трети длины вероятной орбиты можно исключить из поиска. Чисто статистически легко предсказать, что планета, которая движется по очень вытянутой орбите, будет, скорее, на дальнем от нас участке.
В будущем мы планируем все точнее определять орбиту планеты № 9. Сейчас на карте неба она выглядит как лента где-то в 10 градусов шириной - это многовато.
Досье
Планета № 9
Пока безымянная планета имеет самую протяженную орбиту из всех планет Солнечной системы, перигелий (минимальное расстояние от Солнца) 200–250 а.е., афелий (максимальное расстояние до звезды) - 1000–1200 а.е. Периодичность обращения - около 15 тысяч лет. Масса - примерно 10 масс Земли. Образовалась, предположительно, вместе с Ураном и Нептуном и имеет такой же химический состав.
Наименование небесным телам присваивает Международный астрономический союз (International Astronomical Union) на ассамблеях, проходящих раз в три года (следующая состоится в 2018 г.)
Американский астроном Дейв Джуитт, открывший пояс Койпера, считает, что вы проанализировали слишком мало объектов с аномальными орбитами, чтобы делать радикальный вывод о наличии новой планеты…
О, это веселая история. Дейв работает в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе рядом с нами, и этот спор я веду с ним уже очень давно. Ответ на его претензии такой: хотя мы работаем с маленькой статистикой, но специальный математический аппарат, разработанный для статистики малых чисел, говорит, что никакой проблемы в этом нет. Более того, мы задали сами себе тот же вопрос: у нас есть шесть объектов, какова вероятность, что мы видим эти данные случайно? Ответ: 0,007%, то есть примерно 1 шанс из 15 тысяч. Конечно, нам и самим хотелось бы иметь намного больше данных, но пока у нас их просто нет.
Первооткрыватели девятой планеты, пока не получившей имя: Майкл Браун (слева) и Константин Батыгин. Брауна называют «убийцей Плутона»: одну планету он «закрыл», другую теперь открыл.
Осталось ли в Солнечной системе еще что-то странное, что невозможно объяснить даже при помощи планеты?
Да. Например, нечто непонятное происходит в поясе Койпера в полосе между 150 и 250 а.е. от Солнца (астрономическая единица - расстояние от Земли до Солнца, примерно 149,6 млн км. - Прим. «Вокруг света» ). Мы пока не очень понимаем, что нам говорят данные, но получается, что орбиты объектов там устроены слишком сложно. Эту часть задачи мы еще решили не полностью, продолжаем исследования.
Новая информация о строении Солнечной системы поможет объяснить возникновение жизни во Вселенной?
Это непростой вопрос. Если брать Землю как образец обитаемой планеты, жизнь во Вселенной должна встречаться не очень часто. Думаю, тут дело в Юпитере, который, кстати, сам по себе аномалия - планеты вроде Юпитера встречаются только у 5% звезд, подобных Солнцу. Так вот, Юпитер, как и Сатурн, образовался всего на миллион лет позже Солнца, а Луна, для сравнения, - на 90 миллионов лет позже. Похоже, что в процессе «стройки» Юпитер забрал себе «лишний» материал. И если бы он этого не сделал, Земля сформировалась бы куда быстрее. Из-за такой «жадности» Юпитера у нашей планеты очень тонкая атмосфера - это тоже галактическая аномалия. Большинство экзопланет (даже сопоставимой массы) имеют на порядок более массивную атмосферу.
Какие последствия ваше открытие может иметь для астрономии?
За последние 20 лет были найдены тысячи звездных систем с экзопланетами. Солнечная система выделяется на их фоне нестандартностью. Круглые, четкие орбиты - редкость во Вселенной. Большинство экзопланет, масса которых сравнима с массой планет-гигантов Солнечной системы, имеют очень вытянутые орбиты. Они совсем не похожи на орбиты Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, но зато очень похожи на орбиту девятой планеты. Так что, как ни странно, именно планета № 9 и ее экзотическая орбита делают Солнечную систему в целом менее необычной.
Герой
Константин Батыгин
Родился в 1986 году в Москве, вместе с семьей переехал в Японию, затем - в США.
Учился астрофизике в Калифорнийском университете в Санта-Крузе, потом в Калифорнийском технологическом институте, где исследовал внутреннюю структуру планет типа «горячий Юпитер» и раннюю динамическую эволюцию внешних областей Солнечной системы совместно с Майком Брауном (соавтором открытия девятой планеты). После постдокторантуры в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики в 2014 году вернулся в Калифорнийский технологический институт в качестве доцента.
Женат, имеет дочь.
БИОГРАФИЯ
Русский след
Я родился в России. Одно из самых ярких детских воспоминаний - как ненавидел тихий час в детском саду. Я, в принципе, неплохо помню начало 1990-х годов и теперь понимаю, что страна изменилась драматически. На тот момент я был очень счастлив, что у нас внезапно появилась кока-кола: для меня это было большим скачком в качестве жизни.
Моя семья уехала из России в 1994 году, когда мне исполнилось восемь лет. Пять лет мы прожили в Японии, в Токио. Я ходил в японскую школу, и это был ни с чем не сравнимый опыт. В 1999-м мы переехали в США.
Я долгое время собирался быть музыкантом, занимался музыкой примерно до середины университетского курса. Когда подавал документы в университет, было два пути: или остаться в Северной Калифорнии и продолжать играть в своей группе The Seventh Season (я играю на гитаре и пою), или переехать в Санта-Барбару, где меня приняли на интересную программу - параллельного обучения на музыкальном факультете и физическом. Но я туда все же не поехал, а начал изучать астрофизику в Калифорнийском университете в Санта-Крузе. Сейчас работаю в Калифорнийском технологическом институте.
Фото: Caltech / R. Hurt (IPAC), Getty Images, Caltech / R. Hurt (IPAC); , JPL / NASA, AP / East News (x2)
