Пальцем в небо

Астрономы разгадали тайну новой планеты Солнечной системы

Возможно, именно так выглядит пятый газовый гигант в нашей Солнечной системе
Возможно, именно так выглядит пятый газовый гигант в нашей Солнечной системе
Изображение: NASA

Астрономы продолжают искать таинственную девятую планету Солнечной системы, которая должна быть где-то далеко за Нептуном, но умело скрывается от ученых. Двое астрофизиков из Пасадены в Калифорнии взбудоражили научное сообщество своей статьей с доказательствами существования Планеты Х. Они указали область неба, где, скорее всего, находится таинственный мир. «Лента.ру» рассказывает о новом исследовании, призванном помочь поставить точку в этих поисках.

После открытия Седны стало ясно, что на задворках Солнечной системы существует какой-то объект, влияющий на орбиты малых тел пояса Койпера. Удаленная от Солнца на 76 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна расстоянию от Солнца до Земли), Седна была гарантированно защищена от воздействия известных планет. С открытием других транснептуновых объектов, таких как 2010 GB17 и 2012 VP113, появились дополнительные свидетельства того, что на их траектории что-то влияет.

И вот двое астрофизиков — Константин Батыгин и Майкл Браун — указали, что орбиты всех хорошо известных объектов пояса Койпера за орбитой Нептуна и с удаленностью от Солнца более чем на 230 астрономических единиц (а.е.) похожи. Вероятность случайного совпадения орбит не превышает 0,007 процента. При этом орбиты шести объектов, находящихся на большем расстоянии от Солнца, чем другие транснептуновые небесные тела, обладают столькими похожими характеристиками, что, как показали астрофизики в своей статье, это можно объяснить только наличием доселе не открытого объекта — девятой планеты Солнечной системы.

Эта планета должна быть достаточно массивной и удаленной от Солнца, чтобы влиять на Седну и другие транснептуновые объекты в той области пространства, куда другие известные планеты не «дотягиваются» своим гравитационным полем. Математическая модель, созданная учеными, также предсказала наличие малых тел с орбитами, перпендикулярными плоскости остальной части Солнечной системы. Оказалось, что этому условию удовлетворяют Кентавры — группа астероидов между орбитами Юпитера и Нептуна. Траектория их движения ранее была загадкой для астрономов.

В своей статье, препринт которой доступен на сайте arXiv.org, Батыгин и Браун рассмотрели несколько базовых орбитальных параметров транснептуновых объектов. Первый — это аргумент перицентра, угол между линией, соединяющей Солнце и ближайшую к нему точку орбиты (перигелий) тела, и направлением от Солнца на восходящий узел — точку пересечения объекта небесного экватора. Второй — долгота восходящего узла, угол между направлением на восходящий узел и на точку весеннего равноденствия, в которой Солнце пересекает небесный экватор. Третий — угол между плоскостью орбиты и эклиптикой (наклонение). Все три параметра были переведены в более удобные, показывающие, в какой точке неба находится перигелий орбиты объектов, а также куда проецируется полюс орбиты.

Точки перигелия и полюсы орбиты шести транснептуновых объектов группируются так, что вероятность влияния на них гигантской планеты составляет 99,993 процентов. У 13 объектов, удаленных на расстояние от 100 до 200 астрономических единиц, похожие характеристики, при этом вероятность случайного совпадения — меньше пяти процентов. Все данные указывают на определенную конфигурацию орбиты и массу девятой планеты. Чтобы определить эти характеристики, астрономы смоделировали эволюцию Солнечной системы на ранних этапах развития, включив в математическую симуляцию 400 планетезималей — зародышей небесных тел, образующихся из пыли протопланетного диска. Планетезимали в модели были удалены от Солнца на максимальное расстояние в 150-550 а.е., а их перигелий находился в 30-50 а.е. Ученые рассмотрели временной промежуток в четыре миллиарда лет и наблюдали за поведением зародышей в условиях гравитационного влияния известных планет, а также Планеты Х.

В симуляции астрономы подбирали различные орбитальные параметры девятой планеты, размещая ее на расстоянии от 200 до 1000 а.е. и меняя эксцентриситет орбиты в пределах 0,1-0,9. Рассматривались три варианта массы планеты: 0,1, 1 и 10 масс Земли. В итоге получились 192 различные модели.

При симуляции планетарных орбит происходит много интересного. Небесные тела движутся по хаотичным неустойчивым орбитам, могут вылетать за пределы протопланетного диска или сталкиваться друг с другом. Со временем происходит относительная стабилизация траекторий планетезималей. Ученые отбирали параметры орбит всех оставшихся объектов в промежутке от трех до четырех миллиардов лет, рассматривая только те, чей перигелий находился на расстоянии в 80 а.е. — эти небесные тела доступны для потенциальных наблюдений. Вместо того чтобы проверять каждый объект в отдельности в каждый промежуток времени, астрофизики проверили целые диапазоны значений орбитальных элементов.

Затем они случайно отобрали 13 объектов, удаленных на максимальное расстояние от Солнца в 100-200 а.е., и шесть объектов на расстоянии 230-600 а.е. Такой случайный отбор проводился тысячу раз, и при этом оценивалась вероятность того, что параметры орбит выбранных планетезималей будут соответствовать орбитам наблюдаемых транснептуновых объектов.

Оказалось, что очень мало симуляций дают нулевую вероятность. Однако лишь ограниченный набор симуляций, в котором Планета Х имеет массу одной или десяти земных, в большей степени соответствовал наблюдаемым данным (при этом масса в десятую часть земной не производила никакого гравитационного эффекта). Если таинственный мир сравним по массе с нашей планетой, то он должен быть удален на 200 а.е. с перигелием в 60 а.е. Эксцентриситет орбиты при этом равен 0,7 — то есть планета движется по сильно вытянутой траектории. Однако ученые отвергли этот вариант, поскольку при нем был бы ущерб стабильности поясу Койпера, не включенному в симуляцию.

Если в симуляции Планета Х в десять раз массивнее Земли, то получается несколько приемлемых результатов. Все они принадлежат пространству состояний в форме треугольника, ограниченного точками со следующими параметрами: 300 а.е. и эксцентриситет 0,5; 300 а.е. и 0,1; 900 а.е. и 0,8. Возможность еще большей массы девятой планеты не рассматривалась, поэтому авторы работы подчеркивают, что необходимы дальнейшие исследования.

Для выяснения других орбитальных параметров, таких как аргумент перигелия и наклон орбиты, применили другую, трехмерную симуляцию. Ученые взяли конкретные значения расстояния и эксцентриситета, находящиеся в пределах приемлемого диапазона,— 700 и 0,6 соответственно — и рассмотрели, как всевозможные переменные влияют на орбитальные элементы транснептуновых объектов. Выяснилось, что наклон орбиты девятой планеты относительно эклиптики составляет от 22 до 40 градусов. При среднем значении этого угла аргумент перигелия находится в диапазоне 120-160 градусов.

Астрономы предполагают, что, как и многие гигантские экзопланеты, девятая планета Солнечной системы — газовый гигант. Ранее было обнаружено, что по массе таких небесных тел можно вычислить их радиус, поскольку существует статистическое соотношение между этими характеристиками, равное примерно 0,34. Отсюда можно вывести примерный радиус Планеты Х — от двух до девяти радиусов Земли. Планета, скорее всего, является ледяным гигантом, наподобие Нептуна или Урана, с похожим составом атмосферы и альбедо, равным 0,3. Звездная величина объекта, вероятно, близка к 22 (звездная величина Плутона — 15,1).

Наконец, в своей работе ученые задались вопросом, какие астрономические службы смогут обнаружить желанную планету. Один из таких инструментов — наземные телескопы, участвующие в программе Catalina real time transient survey (CRTS). Они способны найти девятую планету на значительной части ее орбиты при определенных значениях радиуса и расстояния от Солнца. Другая система телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования Pan-STARRS 1 Survey может зафиксировать планету при ее подходе к точке перигелия. Самым многообещающим инструментом выглядит 8,2-метровый Subaru Telescope японской национальной космической обсерватории. С конца 2015 года он ведет наблюдение за регионом неба, в котором расположена большая часть предсказанной орбиты Планеты Х.

Обсудить
Масон, выйди вон!
Какую угрозу представляет для России братство вольных каменщиков
Кандидат «Против всех»
Как сантехник может выиграть выборы, а джедай — проиграть
Владелец парка львов «Тайган» Олег Зубков кормит льваПарк крымского периода
С кем и за что борется владелец ялтинских зверинцев Олег Зубков
«Учитель стал его гнобить»
Почему родители начали забирать детей из государственных школ
Владимир ПутинНапрасный труд
В Кремле обсудили, почему россияне работают неэффективно
«Резня была бы хлеще, чем в Донбассе»
Монолог командира самообороны Севастополя о Крымской весне
«Я стала плевать кровью на снег»
Как выстрел в лицо офицеру МВД обернулся обвинениями в самостреле: расследование
Стращай, оружие
Тренды и курьезы выставки IWA-2017 в Нюрнберге
Истребитель Су-30МКМ королевских ВВС МалайзииБросившие вызов
Что значит Малайзия для российской авиации
Старт ракеты с Dream Chaser — кораблем компании Sierra Nevada (в представлении художника)Еще батуты
Как американские компании опережают Россию в сфере пусков ракет
Кровавое воскресенье 22 января 1905 года«Идиоты говорят, что Россию погубил заговор»
Почему революция 1917 года была неизбежна
«Фортов нас предал»
Зачем обезглавили Российскую академию наук
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. КоролеваОсиное гнездо
Как в Самаре гонят прочь всемирно известных ученых и Нобелевского лауреата
Безобразно естественно
Календарь Pirelli: лучшие актрисы и модели — без макияжа и без одежды
Дональд Рейфилд«Не убивать Сталина — это как убить хорошего человека»
Дональд Рейфилд о Берии, Саакашвили и грузинском гостеприимстве
Лицом к человеку
Почему холокост и сталинские репрессии породили схожие процессы в Европе и СССР
Кирилл Разлогов: Звездами не рождаются
Может ли ремейк быть лучше оригинала?
Без вести пропавший
Почему снимки главного фотографа Великой Отечественной не выставлялись в России
Стыдно, но очевидно
Как доказать, что Трампа привели к власти иллюминаты и любители порно
«Ребята, учитесь у кавказцев»
Почему детей стоит держать подальше от роликов о сексуальном образовании
Не хочешь — заставим
Как разные страны пытались сделать граждан счастливыми и что из этого вышло
Ищут пожарные, ищет милиция
Десятилетний розыск пропавшей британской девочки обошелся в 16 миллионов фунтов
Новая американская мечта
Что такое Fuck You Money, или Как уйти на пенсию в 35 лет
«Как же мне повезло»
История уроженца Томска, переехавшего в Калифорнию, но вернувшегося в Россию
Китайский кроссовер, который уже почти ничем не болеет
Тест-драйв нового Chery Tiggo 3
Олень на капоте
Утенок, полуодетая женщина и другие маскоты, пробуждающие клептоманию
Сказочное Бали
Как на ГАЗ-24 добраться своим ходом до Индонезии. За 3,5 месяца
Волки в болотных сапогах
Как выглядели «горячие» внедорожники 20 лет назад
Бог простит
В церкви нашли квартиру с красной мебелью и портретами в стиле поп-арт
Фрэнк ГериСпугнули рыбу
Почему антисемиты изгнали из Канады создателя «танцующего дома»
«Наш дом — колония строгого режима»
История семьи, оказавшейся на грани распада из-за дачи
Цветам не место в доме
Почему дети мешают взрослым жить счастливо в собственных квартирах