Таємниця дев'ятої планети

Чи вдасться вченим знайти в Сонячній системі ще один великий об'єкт? Розповідаємо про пошуки ще однієї планети Сонячної системи спільно з науково-популярним порталом N + 1 .

У астрономічної середовищі два роки обговорюють сенсацію, якої поки що немає. Взимку 2016 роки тому вчені Каліфорнійського технологічного інституту Костянтин Батигін і Майкл Браун опублікували статтю, знову відродити надії на те, що в Сонячній системі вдасться виявити ще одну планету. Ряд непрямих ознак вказує, що десь набагато далі Плутона, є ще одна планета. Поки її не знайшли, але приблизне місце розташування розрахували. Якщо в розрахунках помилки немає, то це стане найважливішим астрономічним відкриттям століття.

Першою планетою, відкритою «на кінчику пера», була Нептун - ще в 1830-і роки астрономи звернули увагу на непередбачені відхилення в орбіті Урана і припустили, що за ним є ще одна планета, яка викликає гравітаційне обурення. Гіпотеза підтвердилася в 1846 році, коли Нептун змогли спостерігати в математично передбаченої області неба. Виявилося, що його бачили і раніше, але не могли відрізнити від далеких зірок. Середня відстань до Нептуна - 4,5 мільярда кілометрів, або близько 30 астрономічних одиниць (одна астрономічна одиниця дорівнює відстані від Сонця до Землі - близько 150 мільйонів кілометрів).

Оптимізм після відкриття Нептуна надихнув багатьох вчених і любителів астрономії на пошуки інших, більш віддалених планет. Подальші спостереження за Нептуном і Ураном показували розбіжність між реальним рухом планет і передбаченим математично, і це вселяло впевненість, що сенсація 1846 року може повторитися. Здавалося, в 1930 році пошуки увінчалися успіхом, коли Клайд Томбо виявив Плутон на відстані близько 40 астрономічних одиниць.

Довгий час Плутон залишався єдиним відомим об'єктом Сонячної системи, розташованим далі від Сонця, ніж Нептун. І в міру зростання якості астрономічної техніки уявлення про розмір Плутона постійно змінювалися в бік зменшення. До середини століття вважалося, що він має розмір, який можна порівняти з Землею, і дуже темну поверхню. У 1978 році вдалося уточнити масу Плутона завдяки відкриттю його супутника Харона. Виявилося, що він набагато менше не те що Меркурія, але навіть земної Місяця.

До кінця XX століття завдяки технологіям цифрового фотографування і комп'ютерної обробки даних почалися відкриття інших транснептунових об'єктів, розміром менше Плутона. Спочатку, за звичкою, їх звали планетами. У Сонячній системі їх стало десять, потім одинадцять, потім дванадцять. Але до початку 2000-х років астрономи почали бити на сполох. Стало ясно, що за Нептуном Сонячна система не закінчується і кожної крижаній брилі надавати статус Землі і Юпітера не годиться. У 2006 році для плутоноподобних тел придумали окрему назву - карликова планета. Планет знову стало вісім, як і століття тому.

Тим часом пошуки справжніх планет за межами орбіт Нептуна і Плутона не припинялися. Висловлювалися навіть гіпотези про наявність там червоного або коричневого карлика, тобто малого Звездоподобние тіла масою в кілька десятків Юпітерів, яке становить з Сонцем подвійну зоряну систему. Підказали цю гіпотезу ... динозаври та інші вимерлі тварини. Група вчених звернула увагу на те, що масові вимирання на Землі відбуваються приблизно кожні 26 мільйонів років, і припустила, що це період повернення в околиці внутрішньої Сонячної системи масивного тіла, яке призводить до збільшення числа комет, які прагнуть до Сонця і потрапляють в Землю. До багатьох ЗМІ ці гіпотези потрапили в вигляді антинаукових прогнозів про прийдешній нападі прибульців з планети або зірки Нібіру.

NASA двічі робив спроби знайти можливу планету або коричневий карлик. У 1983 році космічний телескоп IRAS здійснив повне картографування небесної сфери в інфрачервоному діапазоні. Телескоп провів спостереження десятків тисяч джерел теплового випромінювання, відкрив кілька астероїдів і комет в Сонячній системі і став причиною галасу в пресі, коли вчені взяли помилково далеку галактику за юпітероподобную планету. У 2009-му році полетів схожий, але більш чутливий і долгоживущий телескоп WISE, який зумів знайти кілька коричневих карликів, але на відстані в кілька світлових років, тобто не відносяться до Сонячної системи. Він же показав, що в нашій системі планет розміром з Сатурн або Юпітер за Нептуном теж немає.

Розглядати нову планету або недалеку зірку не вдається нікому досі. Або її там взагалі немає, або вона занадто холодна і випромінює або відбиває занадто мало світла, щоб її можна було виявити при випадковому пошуку. Вченим поки доводиться покладатися на непрямі ознаки: особливості руху інших, вже відкритих космічних тіл.

Спочатку обнадійливі дані отримували в аномаліях орбіт Урана і Нептуна, але в 1989 році було встановлено, що причина аномалій - в помилковому визначенні маси Нептуна: він виявився на п'ять відсотків легше, ніж думали раніше. Після корекції даних моделювання стало збігатися з спостереженнями, і гіпотеза про дев'яту планеті відпала.

Деякі дослідники задумалися про причини появи долгоперіодіческіх комет у внутрішній Сонячній системі і про джерело короткоперіодичних комет. Довгоперіодичні комети можуть з'являтися у Сонця раз в сотні або мільйони років. Короткопериодические облітають навколо Сонця за 200 або менше років, тобто знаходяться набагато ближче.

Комети мають дуже короткий за космічними мірками термін життя. Основний їх матеріал - це лід різного походження: з води, метану, ціану і ін. Сонячні промені випаровують льоди, і комета перетворюється в непомітний потік пилу.

Проте, періодичними комети продовжують літати навколо Сонця і сьогодні, через мільярди років після формування Сонячної системи. Значить, їх число поповнюється з якогось зовнішнього джерела.

Таким джерелом вважається Хмара Оорта - гіпотетичний регіон радіусом до 1 світлового року, або 60 тисяч астрономічних одиниць, навколо Сонця. Вважається, що там літають мільйони крижаних шматків по кругових орбітах. Але періодично щось змінює їх орбіту і запускає до Сонця. Що це за сила, поки невідомо: це може бути гравітаційне обурення від сусідніх зірок, результати зіткнень в хмарі або вплив великого тіла в ньому ж. Наприклад, це могла б бути планета розміром трохи більше Юпітера - їй навіть дали назву Тюхе. Автори гіпотези Тюхе припускали , Що телескоп WISE зможе знайти її, але відкриття не відбулися.

Якщо Хмара Оорта - тільки гіпотетичне сімейство малих тіл Сонячної системи, яке астрономи не можуть спостерігати безпосередньо, то інше сімейство, пояс Койпера, вивчено набагато краще. Плутон - це перше виявлене космічне тіло пояса Койпера. Зараз там відкрито ще три карликові планети розміром із Плутон або менше і більше тисячі малих тіл.

Для сімейства пояса Койпера характерні кругові орбіти, невеликий нахил до площини обертання відомих планет Сонячної системи - площини екліптики - і звернення в межах 30 і 55 астрономічних одиниць. З внутрішньої сторони пояс Койпера обривається на орбіті Нептуна, крім того ця планета робить гравітаційне обурення на пояс. Причина зовнішньої різкого розмежування пояса невідома. Це дає підстави припускати наявність ще однієї повноцінної планети десь на відстані 50 астрономічних одиниць.

За поясом Койпера, хоча і частково перетинаючись з ним, лежить область розсіяного диска. Для малих тіл цього диска, навпаки, характерні сильно витягнуті еліптичні орбіти і значний нахил до площини екліптики. Нові надії на виявлення дев'ятої планети і бурхливі обговорення в середовищі астрономів породили саме тіла розсіяного диска.

Деякі об'єкти розсіяного диска настільки далекі від Нептуна, що він не робить на них ніякого гравітаційного впливу. Для них придуманий окремий термін «відособлений транснептуновий об'єкт». Один з таких відомих об'єктів під назвою Седна наближається до Сонця на 76 астрономічних одиниць і віддаляється на 1000 астрономічних одиниць, тому її одночасно вважають першим знайденим об'єктом Хмари Оорта. Деякі відомі тіла розсіяного диска мають менш екстремальні орбіти, а якісь, навпаки, мають ще більш витягнуту орбіту і сильний нахил площини звернення.

Виявилося, що кілька знайдених відокремлених транснептунових об'єктів мають ближню точку своєї орбіти в області близько 60 астрономічних одиниць і ця точка лежить в площині екліптики, а у деяких об'єктів орбіти витягнуті в одному напрямку. Імовірність такого випадкового пролягання орбіт становить 0,025 відсотка, тобто більш ймовірно гравітаційний вплив невідомої планети. За оцінками вчених Каліфорнійського технологічного інституту Костянтина Батигін і Майкла Брауна, що звернули увагу на незвичайні орбіти, це може бути планета в десять разів масивніше Землі. Можливо, там літає газовий побратим Нептуна і Урану або кам'яна планета в 2-4 рази більша за Землю, так звана «суперземля». Хоча, з огляду на достаток крижаних тіл на периферії Сонячної системи, більш ймовірна наявність газової планети.

За розрахунками авторів свіжої гіпотези, «їх» планета може мати витягнуту орбіту, наближаючись до Сонця на 200 і віддаляючись на 1200 астрономічних одиниць. Її точне місце розташування на земній небі поки розрахувати не вдається, але приблизна область пошуків поступово скорочується.

Пошук ведеться за допомогою оптичного телескопа «Субару» на Гаваях і телескопа імені Віктора Бланко в Чилі. Для того щоб додатково підтвердити існування планети і уточнити її можливе місце розташування, потрібно знайти більше тіл розсіяного диска. Зараз ці пошуки тривають, роботи мають високий пріоритет, і з'являються нові знахідки. Однак очікувана планета як і раніше невловима.

Якби астрономи знали, куди дивитися, то, можливо, змогли б побачити планету і оцінити її розмір. Але у «далекобійних» телескопів занадто вузький кут огляду, щоб здійснювати вільний пошук по великих площах неба. Наприклад, відомий космічний телескоп Hubble за 25 років своєї роботи оглянув менше 10 відсотків всієї небесної сфери. Але пошуки тривають, і якщо дев'яту планету Сонячної системи все-таки знайдуть, то це стане справжньою сенсацією в астрономії.

підготовлено для науково-популярного порталу N + 1 .