Открытие девятой планеты, пусть пока только расчетное и не подтвержденное наблюдениями, является третьим со времен Средневековья и первым за более чем 150 лет. Предыдущие открытия датированы 1781 годом (планета Уран) и 1846 годом (планета Нептун).
Американский астроном Майкл Браун и российский теоретик Константин Батыгин, сотрудники Калифорнийского технологического института, с помощью компьютерного моделирования показали, что особенности движения некоторых астероидов можно объяснить только присутствием в Солнечной системе еще одной крупной планеты. Сообщение об этом появилось в «Астрономическом журнале» еще в феврале 2016 года и стало научной сенсацией, поскольку и масса планеты, и ее орбита выходят далеко за пределы принятых представлений о Солнечной системе и общепринятой картине ее эволюции.
По оценкам авторов, масса открытой планеты равна примерно 10 массам Земли, а большая полуось (полусумма расстояний от планеты до Солнца в перигелии и афелии) составляет 700 астрономических единиц (1 а.е. = примерно 150 млн. км). Орбита заметно отличается от круговой, в афелии планета удаляется от солнца на 1120 а.е. (168 млрд.км), а в перигелии приближается к нему на расстояние 280 а.е. (42 млрд.км). Период обращения по этой орбите составляет 18500 земных лет! Теперь становится понятно, почему ее не видно, и возможно не будет видно еще тысячи лет – она где-то глубоко в космосе, но она там обязательно есть! Для сравнения напомним, что для Нептуна, наиболее далекой планеты солнечной системы, расстояние от Солнца в афелии составляет 30 а.е., а орбитальный период – 164,8 земных года.
Стоит отметить, что Майкл Браун называет себя «убийцей» Плутона, и тому есть основания: именно по его инициативе Астрономический союз вывел Плутон из класса небесных тел, относящихся к планетам, в силу его слишком малых размеров.
Поначалу сами участники исследований с большим скепсисом относились к гипотезе существования девятой планеты, но по мере продолжения работы они все больше и больше склонялись к мысли, что такая планета существует. Виртуальному открытию девятой планеты предшествовала серия реальных открытий транснептуновых объектов Солнечной системы таких как Эрида, Седна, Квавар, Орк и др., которые следовали одно за другим последние 25 лет. И все бы ничего, но у нескольких объектов обнаружилась особенность движения, которую невозможно было объяснить ни гравитационным влиянием Нептуна, ни случайным сочетанием параметров движения. Моделирование эволюции Солнечной системы в первом приближении показало, что наблюдаемая картина комбинации орбит транснептуновых объектов могла возникнуть под воздействием небесного тела с массой 10 масс Земли и полуосью более 350 а.е. Более точная модель движения с использованием численного интегрирования дифференциальных уравнений движения тел, подтвердила, что без допущения присутствия этой планеты эволюция Солнечной системы не пришла бы к наблюдаемому состоянию за 4 млрд. лет.
Далее были проанализированы данные еще нескольких удаленных объектов, открытых другими учеными, но имеющими не менее очевидные странности, таких, например, как наклон всех их орбит под одним и тем же углом в 30 градусов к плоскости главных планет (эклиптике) Солнечной системы. Браун и Батыгин потратили полтора года на физические расчеты и исследования всех этих странных объектов, но настоящий прорыв произошел, когда моделирование показало, что в поясе Койпера (громадном скопленим мелких небесных тел, состоящих, в основном, изо льда, за пределами орбит восьми известных планет Солнечной системы, ) должны быть объекты, плоскости которых перпендикулярны плоскости эклиптики. Когда Батыргин передал результаты моделирования Брауну, тот внезапно осознал, что такие объекты действительно существуют!
В последние несколько лет наблюдатели идентифицировали четыре объекта, расположенные вдоль линии, идущей перпендикулярно направлению на Нептуп. И положение этих объектов в точности соответствовало результатам моделирования их движения с учетом воздействия девятой планеты. Дополнительным косвенным свидетельством существования таинственной планеты стали результаты исследования экзопланет за пределами Солнечной системы. В соответствии с ними большинство планетных систем других звезд включают в свой состав планеты с массой от одной до десяти масс Земли, так называемые суперземли, каковой можно считать девятую планету.
Откуда появилась девятая планета и как она оказалась во внешней части Солнечной системы? Ученые долгое время полагали, что на ранних стадиях образования и эволюции Солнечная система включала четыре планетных ядра, которые вбирали в себя окружающий газ, формируя четыре газовых гиганта – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептуп. Но, как полагает Майкл Браун, не было причин, которые делали бы невозможным изначальное образование пяти ядер. Именно девятая планета могла бы представлять это пятое ядро. И если оно слишком тесно сблизилось с Юпитером или Сатурном, те могли выбросить его на удаленную орбиту с большим эксцентриситетом (сильно вытянутую по сравнению с окружностью).
Здесь, конечно, возникает вопрос о причинах дальнейшей эволюции орбиты планеты, поскольку ее нынешний перигелий (максимальное приближение) находится достаточно далеко от орбиты Нептуна, в то время как после такого гравитационного маневра планета должна была возвращаться в точку, где произошло сближение с Нептуном. Как объяснение такой эволюции предлагается гипотеза о том, что вблизи Солнечной системы пролетела звезда, которая и вызвала подъем перигелия планеты. Есть и другие гипотезы, например от том, что Солнце могло захватить девятую планету из планетной системы пролетающей мимо звезды.
Чтобы ни стало причиной ее появления, работа по повышению точности моделирования движения девятой планеты продолжается. Однако даже в случае самых значительных успехов в этом направлении исследований доказательством существования планеты может быть признано только ее реальное обнаружение.
Астрономы всего мира изучают ранее сделанные снимки той части неба, где, предположительно, могла быть девятая планета, но пока все эти попытки не принесли положительных результатов. Указать с точностью, где лучше искать планету, довольно трудно. Можно только предположить, что она находится в той части орбиты, близкой афелию (максимальному удалению). В районе афелия, в силу второго закона Келлера, планета движется медленнее, чем в среднем, и поэтому находится там дольше. Это означает, что необходимы мощные телескопы, например десятиметровый телескоп обсерватории Кека или телескоп «Субару», оба расположенные на горе Мауна на Гавайях.
Директор департамента планетных планетных исследований NASA Джим Грин является решительным сторонником гипотезы существования девятой планеты, и большие надежды в этой связи возлагает на космический телескоп JWST (James Webb Space Telescope), который скоро будет запущен на орбиту в окрестности солнечно-земной точки либрации L2 (особые точки равновесия Лагранжа, вокруг которых легко и без особых усилий можно поддерживать круговую орбиту космических аппаратов, сканирующих звездное небо).
Сложности наблюдений усугубляются еще и тем, что район поисков планеты находится в той области неба, которая заполнена множеством ярких звезд густо заселенной части Млечного пути, и на их фоне трудно заметить довольно слабый по отраженному свету объект. Интересно отметить, что по оценкам исследователей, имеются шансы обнаружить девятую планеты в инфракрасном диапазоне, поскольку ее размеры позволяют полагать, что она не совсем остыла и имеет собственное излучение, соответствующее 476 градусам по Кельвину. Первые попытки обнаружить планету с помощью телескопов, работающих в этом диапазоне, пока не привели к успеху.
Но Майкл Браун не теряет надежды и пообещал восполнить утрату Плутона за счет нового небесного тела. Напомним, что период обращения девятой планеты равен приблизительно 18500 земных лет и поэтому еще как минимум 9250 лет этот вопрос будет весьма актуален. Пожелаем все же большей удачи астрономам, надеемся, что один из них в самое ближайшее время порадует всех нас этим чудесным открытием!
Делитесь материалом в социальных сетях:
