Как астрономы собираются найти Девятую планету?
Всего десять лет назад миллиарды людей благодаря астрономам твердо верили в то, что Солнечная система состоит из восьми планет. И теперь, все те же самые ученые пытаются заставить нас поверить в то, что девятая планета все-таки существует. И речь идет совсем не о Плутоне, который этот статус утратил.
В январе этого года астрономы, «убившие Плутон», Константин Батыгин и Майк Браун из Калифорнийского технологического института поделились с миром весьма уверенными доказательствами того, что внутри Солнечной системы имеется планета больше Земли и примерно в 500 раз дальше расположена от Солнца. Девятую планету воочию никто не видел, но тем не менее о ее существовании ясно указывает поведение других космических объектов, расположенных в этой области космоса. С этого момента астрономы по всему миру устроили негласную гонку, главным призом которого (помимо всеобщей любви и признания, разумеется) является эта самая пока неуловимая взору Девятая планета.
«Я никогда не видел ничего подобного раньше», - делится Браун.
«Люди смотрят на наши доказательства и очень твердо уверены в их достоверности. Я даже волнуюсь в некотором роде»
Следует отметить, что такой положительный настрой в отношении «открытия» планеты сейчас действительно выглядит несколько странно. Ведь это далеко не первый случай, когда астрономы объявляют о том, что на задворках нашей системы, там, за ледяным кольцом древних астероидов и метеоритов, называемым поясом Койпера, находится еще один, скрытый от нас мир. Такие заявления звучат не одно десятилетие. Как говорит Браун, «когда происходит что-то интересное во внешних границах Солнечной системы, обязательно появляется кто-то, кто уверенно заявляет о том, что речь идет о планете».
Но, как правило, каждый раз, когда дело доходит до глубокого анализа данных, сами же астрономы и развенчивают все эти мифы о новых планетах. Однако в этот раз совсем наоборот. Чем больше анализа проводится, тем более уверенными становятся ученые в наличии где-то там еще одной планеты. Первое свидетельство относится еще к 2003 году, когда Браун определил наличие кружащего по эллиптической орбите вокруг Солнца объекта диаметром около 1000 километров, расположенного в весьма большой удаленности от внешней границы пояса Койпера.
Орбита Седны (красным) в сравнении с другими планетами и Плутоном (фиолетовым)
Седна. Такое имя в честь эскимосской богини получил этот наиболее удаленный из известных космический объект, оборачивающийся вокруг Солнца. И что самое интересное, никто до сих пор не может объяснить, как он туда попал. В научной статье, опубликованной в следующем после открытия году, Браун и его коллеги предположили, что Седна была притянута на такую очень странную орбиту проходившей мимо блуждающей звездой или ранее невиданной планетой. И вот уже более десяти лет эта загадка до сих пор остается неразгаданной и лишь постоянно увеличивает интерес ученых.
В 2014 году астрономы Чад Трухильо и Скотт Шеппадр объявили об открытии еще одного очень удаленного космического объекта с орбитой, похожей на орбиту Седны, после чего рассказали о том, что обнаружено еще шесть объектов пояса Койпера, которые тоже обладают странными орбитальными характеристиками. Каждый из этих ледяных камней обладает эллиптической орбитой, которая завершается в одной и той же точке Солнечной системы. Более того, все орбиты этих объектов обладают одинаковым углом отклонения, составляющим около 30 градусов от плоскости орбиты других планет, обращающихся вокруг Солнца.
Если основываться на нашем понимании динамики объектов пояса Койпера, существование таких орбит кажется крайней неправдоподобным. Но это так! Какова вероятность того, что схожая орбита будет иметься у шести разных объектов? Примерно 1 к 14 000!
Именно тогда теоретик Батыгин и наблюдатель Браун решили объединить все свои знания и начать искать ответы.
«Нашей ключевой задачей являлся поиск доказательств того, что причиной всех этих событий является не планета, а скорее какой-то другой динамический эффект», - отмечает Батыгин.
Шесть самых удаленных объектов в Солнечной системе с орбитой позади Нептуна, все они каким-то образом выстроились в одном направлении. Для такого эффекта там должна находиться планета, в 10 раз массивнее Земли и чья орбита несколько отличается от расположения орбит других планет
И все же, спустя два года математических расчетов и бесчисленных компьютерных симуляций с использованием мощнейших суперкомпьютеров, все данные указывали на то, что там находится планета. Поведение Седны, шести объектов пояса Койпера и множества других, не менее странных космических тел, перпендикулярно расположенных по отношению к другим планетам системы, можно объяснить лишь наличием планеты, которая в 10 раз массивнее нашей Земли.
«Наши предположения заключались не только в существовании там планеты, но и являлись попыткой объяснить все те физические процессы, которые определяют форму внешней Солнечной системы», - говорит Батыгин.
Согласно расчетам Батыгина и Брауна, Девятая планета имеет продолговатую асинхронную орбиту, при которой ближайшая точка ее сближения с Солнцем расположена в прямой противоположности с другими планетами Солнечной системы. У этого мира уходит от 10 до 20 тысяч лет лишь для того, чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца и дальнейшая точка его орбиты расположена в сотне миллиардах километров (или около 1200 дистанциях от Земли до Солнца).
В январе Батыгин и Браун опубликовали данные о своем открытии в журнале Astrophysical Journal. Объявление о том, что девятая планета может на самом деле существовать, вдохновила не только множество астрономов-любителей, которые до сих пор не могли смириться с «убийством» Плутона, но и все научное сообщество. Любители и эксперты разных мастей начали задаваться вопросом о том, не могла ли эта девятая планета ранее мелькать в их собственных научных наблюдениях.
Ведь если в конечном итоге астрономы, обнаружившие Девятую планету, действительно правы, то это только лишь вопрос времени, когда мы на самом деле сможем ее отыскать на небе.
Очевидным и самым твердым доказательством существования планеты является, конечно же, ее визуальное определение. В случае с Девятой планетой эта задача выглядит весьма трудной, потому что если она и есть, то находится в тридцать раз дальше от Солнца, чем тот же Нептун, и к тому же не отражает никакого света. Однако Браун, построивший свою карьеру вокруг обнаружения маленьких и труднозаметных космических объектов в поясе Койпера, оптимистично настроен и уверен, что Девятую планету можно обнаружить.
«В общем и целом методика поиска аналогична той, которую мы используем для обнаружения новых объектов в поясе Койпера», - говорит Браун.
«Вы делаете снимок, немного ждете, потом делаете другой снимок той же области и проверяете, не появилось ли чего нового. Если вы сможете сказать, где именно Девятая планета была в тот или иной промежуток времени, я смогу без всяких проблем ее найти».
Проблема же заключается в том, что мы не знаем, где была и есть Девятая планета. Ее орбита слишком гигантская, чтобы это можно было выяснить так просто. И пока астрономы продолжают следить за сотнями разных объектов пояса Койпера, просто наведя в ту или иную область неба свои телескопы, поиск определенного объекта в таких гигантских космических просторах является гораздо более сложной задачей.
«Если скажете, где уже была Девятая планета, я без проблем смогу ее найти»
«Что касается объектов пояса Койпера, то здесь мы можем использовать обычную статистическую выборку. Но если говорить о Девятой планете, то мы хотим на самом деле ее найти и увидеть. Поэтому нам необходимо очень систематически подходить к вопросу наблюдения за небом и стараться не пропустить ни одной его части», - объясняет Браун.
Лучшим инструментом для этой работы - как в плане мощности и чувствительности, так в плане широкого угла обзора, - является Субару, 8,2-метровый оптический и инфракрасный телескоп, расположенный на краю спящего вулкана Мауна Кеа на Гавайях. Батыгин и Браун уже подали запрос на использование данного телескопа осенью этого года. Телескоп очень популярен среди астрономов и поэтому ежегодно выстраивается целая очередь желающих его попробовать в том или ином научном проекте. Тем временем несколько коллег ученых решили использовать южное полушарие ночного неба в охоте за «невидимой» планетой, используя сверхчувствительную камеру темной энергии, расположенную в обсерватории в Чили.
Телескоп Субару на вулкане Мауна Кеа
Хотя, конечно же, необязательно обладать хорошим телескопом, чтобы имелась возможность помочь в поиске Девятой планеты. Агнес Фиенга, эксперт по планетарной динамике французской обсерватории в Ницце предлагает совершенно иной способ, который позволит найти нужную цель, - космический зонд NASA «Кассини».
C 2003 года Фиенга и ее коллеги использовали различные радиоданные, собранные навигационной системой зонда «Кассини», чтобы точно определить движение Сатурна. Путем анализа данных, ученые создали детальные модели движения всех планет и астероидов внутри Солнечной системы. Когда Батыгин и Браун опубликовали данные орбитальной траектории девятой планеты, Фиенга поняла, что ее модели могли бы помочь сузить круг ее поиска.
«Совсем несложно подставить данные о планете и просто проверить вероятность данной теории», - делится Фиенга.
Добавив Девятую планету в отлаженную благодаря собранной в течение 10 лет информации с «Кассини» модель Солнечной системы, Фиенга и ее коллеги смогли исключить уже половину вероятных расположений планеты на ночном небе.
«Это исследование просто потрясающее!», - говорит Батыгин и отмечает, что предполагаемые командой Фиенги позиции планеты включают и перелигий - ближайшую точку своей орбиты от Солнца. Это независимое исследование подтвердило точку зрения Батыгина на то, что в настоящий момент планета, скорее всего, находится на более удаленном от нас расстоянии.
В то же время Ник Кован из Университета Макгилла (Канада) предложил еще один способ, благодаря которому мы сможем найти Девятую планету. Этим способом является поиск ее тепловой сигнатуры. Ведь даже самая холодная из известных науке планет все равно выделяет небольшой объем энергии, который можно заметить в миллиметровом диапазоне радиотелескопа. Благодаря тому же типу энергии ученые, например, пытаются изучать историю рождения Вселенной.
«Природа удивительно поработала над созданием планет, наделив их самыми невообразимыми свойствами»
«Я совсем не эксперт по части вопросов о Девятой планете, и, кроме того, я не космолог», - объясняет Кован, занимающийся изучением состава атмосферы экзопланет.
Однако коллега Кована, Гил Холдер предполагает, что тепловая сигнатура Девятой планеты может быть обнаружена благодаря инструментам, которые обычно используются для изучения реликтового излучения - древнейшего радиоизлучения, оставленного после Большого взрыва и большого интереса Кована.
«Я провел некоторые расчеты и пришел к заключению, что температура поверхности планеты может составлять от 20 до 40 Кельвинов», - говорит Кован.
Следует отметить, что это должен быть чертовски холодный мир, если это так. И кроме того, это может означать, что излучение Девятой планеты примерно в 2000 раз менее интенсивное (холоднее) по сравнению с Ураном и Нептуном.
«Я тогда подумал, что это на самом деле бредовая идея», - говорит Кован.
Но когда Кован поделился своими выводами с Холдером, он осознал, что ошибался.
«Оказывается, мы используем Уран и Нептун для калибровки экспериментов по наблюдению за реликтовым излучением, потому что эти планеты действительно очень яркие», - делится ученый.
«Поэтому существование планеты в 2000 раз холоднее - вполне возможно!»
Нептун, самая далекая из известных на данный момент планет, используется для калибровки данных по измерению реликтового излучения
Кован, Холдер, а также Нэйтан Кайб из Университета Оклахомы написали на базе этой идеи статью, которая сейчас находится на рассмотрении журнала The Astrophysical Journal. Кован надеется, что будущие космологические эксперименты позволят найти Девятую планету, или по крайней мере серьезно сузить круг поиска. И если нам повезет, ее тепловая сигнатура уже может содержаться в чьих-то данных исследования реликтового излучения.
Батыгин, со своей стороны, продолжает в настоящий момент проводить компьютерные симуляции. Несколько недель назад эти модели добавили веса. Мишель Баннистер из Викторианского университета (Канада) объявила о существовании еще одного объекта пояса Койпера, который по иронии судьбы и согласно ее моделям находится на той же орбите, на которой находятся другие шесть объектов, о которых говорилось выше в этой статье.
«Наши самые большие опасения заключались в том, что следующий набор объектов, которые мы можем обнаружить, смогут в пух и прах разнести нашу теорию. Мы окажемся обведенными вокруг пальца своими же мозгами», - говорит Батыгин.
«Однако первый среди обнаруженных новых объектов оказался именно там, где мы и предсказывали. То есть это фактически подтверждает нашу теорию».
Тем не менее шампанское открывать пока рано. Необходимо найти больше убедительных доказательств, однако большинство астрономов сейчас соглашаются с тем, что возможность существования за поясом Койпера никогда ранее невиданной планеты сейчас как никогда высока.
«Я не могу сейчас быть на сто процентов уверен в том, что этот объект является или не является планетой. Однако я считаю, что за год мы почти наверняка должны найти нужный ответ», - говорит Фиенга.
Но если мы действительно найдем Девятую планету, что с этого? А это, в свою очередь, сможет изменить наше представление о Солнечной системе, так же как в свое время это сделало открытие объектов пояса Койпера в начале 2000-х. Это открытие поможет нам собрать воедино историю нашей системы: узнать о том, как сформировались планеты, почему они такие разные, а также выяснить, как они обрели свои текущие орбиты. Кроме того, это открытие позволит нам по-новому смотреть на открываемые нами миры вокруг других звезд.
«Самым удивительным для меня в Девятой планете является то, что это совершенно неисследованная для нас территория. Вы делаете расчеты и осознаете, что можно реально легко спрятать планету где-то там, и, возможно, даже не одну. Природа удивительно постаралась, создавая все эти миры и наделив их самыми невообразимыми свойствами», - делится Кован.
«Я думаю, определенно есть одна вещь, по поводу которой мы можем быть уверены. В Солнечной системе еще полно нераскрытых тайн», - соглашается Батыгин.
