Астрономы обнаружили возможного двойника таинственной девятой планеты Солнечной системы, находящегося в 336 световых лет от Земли. Какая это за планета, зачем мы ее ищем и что это нам даст?
Что такое Девятая планета?
Девятая планета — гипотетическая планета во внешней области Солнечной системы.
Исследование этих погрешностей показало, что в Солнечной системе существует еще как минимум одно массивное тело, орбита которого уже предсказана. В 1846 году открыли Нептун, но открытие принесло положительный и отрицательный результаты. С одной стороны, это был триумф теории тяготения, а с другой стороны, выяснилось, что наличие Нептуна полностью не объясняет аномалии в движении Урана. Поэтому у ученых возникла мысль о других массивных телах за пределами орбиты Нептуна.
Неоткрытая планета размером с мининептун должна иметь массу около десяти масс Земли, диаметр в два-четыре раза больше земного и вытянутую орбиту с периодом обращения приблизительно 15 тыс. земных лет. На сегодняшний день поиски Девятой планеты не увенчались успехом.
Зачем мы ее ищем?
В будущем оказалось, что проблемы с аномалиями в движении Урана нет, потому что изначально неверно оценили массу Нептуна. На время казалось, что вопрос о Девятой планете был закрыт, а за орбитой Плутона нет ничего такого, что привлекало бы наше внимание. Однако в 1992 году история сделала очередной поворот, так как в этом году открыли первый транснептуновый объект, который, помимо Плутона, обращается вокруг Солнца дальше, чем Нептун.
Это стало первым шагом к открытию группы тел, которые сейчас называют транснептуновыми объектами или поясом Койпера. Открытие пояса Койпера не закончилось в 1992 году. За первым объектом последовали второй, третий, четвертый, и сейчас в транснептуновой области известно несколько тысяч объектов. В 2006 году выяснили, что Плутон не является полноценной планетой, а на самом деле это первый открытый объект пояса Койпера.
Транснептуновые объекты образуют пояс Койпера, облако Оорта и рассеяный диск. Наиболее крупными из известных 3 257 объектов являются бывшая планета Плутон и Эрида (самая массивная и удаленная от Солнца карликовая планета).
Открытие пояса Койпера сделало вопрос о существовании девятой планеты актуальным, потому что наличие за орбитой Нептуна множества малых тел указывает на возможное присутствие неизвестных нам планет в этой области.
Наблюдая за несколькими транснептуновыми объектами, американские астрономы Чедвик Трухильо и Скотт Шеппард заметили сходство в их орбитах.
B янвape 2015 гoдa учeныe из Caltech Koнcтaнтин Бaтыгин и Maйкл Бpaун oбъявили o пpиcутcтвии гипoтeтичecкoй гигaнтcкoй плaнeты c нeoбычaйнo вытянутым opбитaльным пpoxoдoм вo внeшнeй cиcтeмe. Иx пpeдпoлoжeниe бaзиpoвaлocь нa дeтaльнoй мaтeмaтичecкoй и кoмпьютepнoй мoдeли.
Таким образом, эта неоткрытая планета должна быть размером с мининептун (так называется класс планет, промежуточный между газовыми гигантами наподобие Нептуна и Урана, и планетами земной группы — Меркурием, Венерой, Марсос, Землей), иметь массу в 10 земных и диаметр в 2-4 раза больше Земли. И обязательно быть ледяным гигантом.
До определенного момента все особенности движения объектов пояса Койпера объяснялись их гравитационным взаимодействием с известными планетами Солнечной системы, в первую очередь с Нептуном.
Со временем выясняли, что в некоторых орбитах объектов пояса Койпера наблюдаются закономерности, которые только воздействием Нептуна объяснить не удается. Пояс Койпера является составным объектом, он содержит в себе несколько групп транснептуновых объектов, которые различаются по своим орбитальным характеристикам.
Наиболее простой компонент пояса Койпера — классический пояс Койпера, включающий в себя объекты, которые вращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам в том же направлении и плоскости, что и большие планеты Солнечной системы. Классический пояс Койпера представляет собой остаток того газопылевого диска, из которого сформировалась Солнечная система. Кроме него, существуют еще объекты, которые находятся в резонансе с Нептуном.
Наиболее известный резонансный объект — Плутон. Он находится в резонансе 3 к 2 с Нептуном. Не считая Плутона, есть еще тела, которые тоже относятся к этой группе. Движение классического пояса Койпера и движение резонансных объектов объясняются их взаимодействием с Нептуном.
Как мы изучаем Девятую планету?
Именно Чедвик Трухильо и Скотт Шеппард впервые предположили в 2014 году, что причиной схождения этих орбит может быть большой объект планетарного типа. Орбиты крайних ТНО, обнаруженных в 2014–2016 годах, коррелировали в свойствах. Возможно, эта корреляция была связана с большим, массивным объектом, который вносил беспорядок в их движение. В 2016 году Константин Батыгин и Майк Браун назвали гипотетический объект Девятой планетой.
Батыгин и Браун проанализировали объекты, о которых они знали, и определили, что существует совсем небольшая вероятность — 1 на 10 000, что они случайно расположатся в таком порядке, в каком были открыты. Однако это, скорее всего, неполный набор данных и он может привести к ложному заключению.
Но другие исследования приводили к другим выводам. Они использовали другие методы, другие телескопы и выбирали другие участки неба. Набор данных OSSOS, например, не игнорировал объекты с перигелиями, которые приводили их близко к Нептуну, и исследовал примерно 0,3-0,4% неба.
Когда они искали похожие на Седну объекты, они нашли всего девять таких. Может показаться, что это не очень много, но куда больше, чем скудных шесть объектов, которые были известны в 2016 году, когда появилась легенда о «девятой планете». И когда эти объекты OSSOS были проанализированы, выяснилось, что орбиты их были совершенно случайными. И планеты никакой не понадобилось.
В начале ноября 2020 года астрономы Йельского университета Малена Райс и Грегори Лафлин представили новый метод обнаружения тусклых орбитальных следов в самых темных частях космоса, который, возможно, поможет найти Девятую планету. Он основан на алгоритме, который собирает данные о рассеянном свете из тысяч изображений космический телескопов и определяет по ним потенциальные орбиты ранее неизвестных науке объектов.
А если Девятой планеты нет?
Такие версии тоже есть. Одно из объяснений природы Девятой планеты может состоять в том, что планеты не существует. Рассматриваются такие явления, как коллективные гравитационные эффекты в поясе Койпера, когда взаимную ориентацию орбит объектов объясняют их собственным взаимным тяготением, а не взаимодействием с дополнительным источником тяготения.
Существуют предположения, что аномалии могут быть связаны с событиями в недалеком прошлом Солнечной системы, когда происходило ее сближение с другой звездой. Также в некоторых работах рассматриваются экзотические объяснения, согласно которым, мы просто неверно интерпретируем результаты наблюдений, потому что неправильно представляем себе работу закона всемирного тяготения.
Как мы продвинулись в этом вопросе за последнее время?
В начале декабря 2020 года стало известно о том, что астрономы обнаружили возможного двойника таинственной девятой планеты Солнечной системы. Он находится в 336 световых лет от Земли. Этот объект по размеру сравним с Юпитером и массой в 11 раз его превосходит, а его орбита располагается очень далеко от родительских звезд.
Эта экзопланета находится на большом расстоянии от двойной звезды HD 106906 и кольца ледяных обломков. В Солнечной системе аналогичное кольцо называется поясом Койпера и находится за орбитой Нептуна. Газовый гигант сформировался вместе со звездой 15 млн лет назад, что указывает на то, что планета могла возникнуть еще на заре существования Солнечной системы примерно 4,6 млрд лет назад.
Такая удаленность от Земли делает сложным расчет параметров орбиты, которая оказалась вытянутой и наклонной. Ученые считают, что причиной стало то, что изначально планета мигрировала ближе к двойной звезде, после чего из-за гравитационного эффекта оказалась почти выброшенной из системы. Проходящая мимо звезда сумела стабилизировать орбиту газового гиганта.
Астрономы считают, что подобный сценарий мог реализоваться в случае с девятой планетой Солнечной системы. Она могла образоваться во внутренней части Солнечной системы и быть выброшена из нее в результате взаимодействия с Юпитером, после чего ее орбиту стабилизировало гравитационное поле проходящих мимо звезд.
Сейчас исследователи собирают более подробную информацию об объекте.
Читать также
Астрономы нашли экзопланету со странной орбитой
Ледник «Судного дня» оказался опаснее, чем думали ученые. Рассказываем главное
Земля в процессе шестого вымирания. Как это отразится на человечестве