Ровно два года назад ученые Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун опубликовали , вновь возродившую надежды на то, что в Солнечной системе удастся обнаружить еще одну планету, расположенную намного дальше Плутона. Подробнее об истории поиска девятой планеты и о значении расчетов Батыгина и Брауна по просьбе N + 1 рассказывает блогер и популяризатор космонавтики Виталий «Зеленый Кот» Егоров.

В астрономической среде два года обсуждают сенсацию, которой пока нет. Ряд косвенных признаков указывает, что где-то в Солнечной системе, намного дальше Плутона, есть еще одна планета. Пока ее не нашли, но примерное местоположение рассчитали. Если в расчетах ошибки нет, то это станет самым важным астрономическим открытием столетия.

Первой планетой, открытой «на кончике пера», была Нептун - еще в 1830-е годы астрономы обратили внимание на непредвиденные отклонения в орбите Урана и предположили, что за ним имеется еще одна планета, которая вызывает гравитационное возмущение. Гипотеза подтвердилась в 1846 году, когда Нептун смогли наблюдать в математически предсказанной области неба. Оказалось, что его видели и раньше, но не могли отличить от далеких звезд. Среднее расстояние до Нептуна - 4,5 миллиарда километров, или около 30 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна расстоянию от Солнца до Земли - около 150 миллионов километров).

Оптимизм после открытия Нептуна вдохновил многих ученых и любителей астрономии на поиски других, более удаленных планет. Дальнейшие наблюдения за Нептуном и Ураном показывали расхождение между реальным движением планет и предсказанным математически, и это вселяло уверенность, что сенсация 1846 года может повториться. Казалось, в 1930 году поиски увенчались успехом, когда Клайд Томбо обнаружил Плутон на расстоянии около 40 астрономических единиц.

Клайд Томбо

Долгое время Плутон оставался единственным известным объектом Солнечной системы, расположенным дальше от Солнца, чем Нептун. И по мере роста качества астрономической техники представления о размере Плутона постоянно менялись в сторону уменьшения. К середине века считалось, что он имеет размер, сравнимый с Землей, и очень темную поверхность. В 1978 году удалось уточнить массу Плутона благодаря открытию его спутника Харона. Оказалось, что он намного меньше не то что Меркурия, но даже земной Луны.

К концу XX века благодаря технологиям цифровой фотосъемки и компьютерной обработки данных начались открытия других транснептуновых объектов, размером меньше Плутона. Сначала, по привычке, их звали планетами. В Солнечной системе их стало десять, потом одиннадцать, потом двенадцать. Но к началу 2000-х годов астрономы забили тревогу. Стало ясно, что за Нептуном Солнечная система не заканчивается и каждой ледяной глыбе придавать статус Земли и Юпитера не годится. В 2006 году для плутоноподобных тел придумали отдельное название - карликовая планета. Планет снова стало восемь, как и столетие назад.

Тем временем поиски настоящих планет за пределами орбит Нептуна и Плутона не прекращались. Высказывались даже гипотезы о наличии там красного или коричневого карлика, то есть малого звездоподобного тела массой в несколько десятков Юпитеров, которое составляет с Солнцем двойную звездную систему. Подсказали эту гипотезу… динозавры и прочие вымершие животные. Группа ученых обратила внимание на то, что массовые вымирания на Земле происходят примерно каждые 26 миллионов лет, и предположила, что это период возвращения в окрестности внутренней Солнечной системы массивного тела, которое приводит к увеличению числа комет, устремляющихся к Солнцу и попадающих в Землю. Во многие СМИ эти гипотезы попали в виде антинаучных предсказаний о грядущем нападении пришельцев с планеты или звезды Нибиру.

По оси Х - миллионы лет до настоящего дня, по оси Y - всплески вымирания биологических видов на Земле

NASA дважды предпринимало попытки найти возможную планету или коричневого карлика. В 1983 году космический телескоп IRAS осуществил полное картографирование небесной сферы в инфракрасном диапазоне. Телескоп провел наблюдения десятков тысяч источников теплового излучения, открыл несколько астероидов и комет в Солнечной системе и стал причиной шумихи в прессе, когда ученые приняли по ошибке далекую галактику за юпитероподобную планету. В 2009-м году полетел похожий, но более чувствительный и долгоживущий телескоп WISE, который сумел найти несколько коричневых карликов , но на расстоянии в несколько световых лет, то есть не относящихся к Солнечной системе. Он же показал, что в нашей системе планет размером с Сатурн или Юпитер за Нептуном тоже нет.

Разглядеть новую планету или недалекую звезду не удается никому до сих пор. Или ее там вообще нет, или она слишком холодна и излучает или отражает слишком мало света, чтобы ее можно было обнаружить при случайном поиске. Ученым пока приходится полагаться на косвенные признаки: особенности движения других, уже открытых космических тел.

Поначалу обнадеживающие данные получали в аномалиях орбит Урана и Нептуна, но в 1989 году было установлено, что причина аномалий - в ошибочном определении массы Нептуна: он оказался на пять процентов легче, чем думали ранее. После коррекции данных моделирование стало совпадать с наблюдениями, и гипотеза о девятой планете отпала.

Некоторые исследователи задумались о причинах появления долгопериодических комет во внутренней Солнечной системе и об источнике короткопериодических комет. Долгопериодические кометы могут появляться у Солнца раз в сотни или миллионы лет. Короткопериодические облетают вокруг Солнца за 200 или менее лет, то есть находятся гораздо ближе.

Кометы имеют очень короткий по космическим меркам срок жизни. Основной их материал - это лед различного происхождения: из воды, метана, циана и др. Солнечные лучи испаряют льды, и комета превращается в незаметный поток пыли. Тем не менее, короткопериодические кометы продолжают летать вокруг Солнца и сегодня, спустя миллиарды лет после формирования Солнечной системы. Значит, их число пополняется из какого-то внешнего источника.

Таким источником считается Облако Оорта - гипотетический регион радиусом до 1 светового года, или 60 тысяч астрономических единиц, вокруг Солнца. Считается, что там летают миллионы ледяных кусков по круговым орбитам. Но периодически что-то меняет их орбиту и запускает к Солнцу. Что это за сила, пока неизвестно: это может быть гравитационное возмущение от соседних звезд, результаты столкновений в облаке или влияние крупного тела в нем же. Например, это могла бы быть планета размером чуть больше Юпитера - ей даже дали название Тюхе. Авторы гипотезы Тюхе предполагали, что телескоп WISE сможет найти ее, но открытия не состоялось.

Облако Оорта (наверху: оранжевой линией показана условная орбита объектов из пояса Койпера, желтой - орбита Плутона

Если Облако Оорта - только гипотетическое семейство малых тел Солнечной системы, которое астрономы не могут наблюдать непосредственно, то другое семейство, пояс Койпера, изучено гораздо лучше. Плутон - это первое обнаруженное космическое тело пояса Койпера. Сейчас там открыто еще три карликовые планеты размером с Плутон или меньше и более тысячи малых тел.

Для семейства пояса Койпера характерны круговые орбиты, небольшой наклон к плоскости вращения известных планет Солнечной системы - плоскости эклиптики - и обращение в границах 30 и 55 астрономических единиц. С внутренней стороны пояс Койпера обрывается на орбите Нептуна, кроме того эта планета оказывает гравитационное возмущение на пояс. Причина внешней резкой границы пояса неизвестна. Это дает основания предполагать наличие еще одной полноценной планеты где-то на расстоянии 50 астрономических единиц.

За поясом Койпера, хотя и частично пересекаясь с ним, лежит область рассеянного диска. Для малых тел этого диска, напротив, характерны сильно вытянутые эллиптические орбиты и значительный наклон к плоскости эклиптики. Новые надежды на обнаружение девятой планеты и бурные обсуждения в среде астрономов породили именно тела рассеянного диска.

Некоторые объекты рассеянного диска настолько далеки от Нептуна, что он не оказывает на них никакого гравитационного влияния. Для них придуман отдельный термин «обособленный транснептуновый объект». Один из таких известных объектов под названием Седна приближается к Солнцу на 76 астрономических единиц и отдаляется на 1000 астрономических единиц, поэтому ее одновременно считают первым найденным объектом Облака Оорта. Некоторые известные тела рассеянного диска имеют менее экстремальные орбиты, а какие-то, напротив, имеют еще более вытянутую орбиту и сильный наклон плоскости обращения.

По расчетам авторов свежей гипотезы, «их» планета может иметь вытянутую орбиту, приближаясь к Солнцу на 200 и отдаляясь на 1200 астрономических единиц. Ее точное местоположение на земном небе пока рассчитать не удается, но примерная область поисков постепенно сокращается. Поиск ведется с помощью оптического телескопа «Субару» на Гавайях и телескопа имени Виктора Бланко в Чили. Для того чтобы дополнительно подтвердить существование планеты и уточнить ее возможное местоположение, требуется найти больше тел рассеянного диска. Сейчас эти поиски продолжаются, работы имеют высокий приоритет, и появляются новые находки. Однако ожидаемая планета по-прежнему неуловима.

Если бы астрономы знали, куда смотреть,то, возможно, смогли бы увидеть планету и оценить ее размер. Но у «дальнобойных» телескопов слишком узкий угол обзора, чтобы осуществлять свободный поиск по большим площадям неба. К примеру, известный космический телескоп Hubble за 25 лет своей работы осмотрел менее 10 процентов всей небесной сферы. Но поиски продолжаются, и если девятую планету Солнечной системы все-таки найдут, то это станет настоящей сенсацией в астрономии.

Виталий Егоров

Правообладатель иллюстрации Reuters Image caption Майкл Браун специализируется на поиске отдаленных объектов

Ученые Калифорнийского технологического института Майкл Браун и Константин Батыгин привели доказательства существования гигантской планеты Солнечной системы, находящейся еще дальше от Солнца, чем Плутон.

Исследователи сообщили, что увидеть ее в телескоп пока не удалось. По их словам, планету удалось обнаружить при изучении движения малых небесных тел в дальнем космосе.

Масса небесного светила примерно в 10 раз превышает массу Земли, однако ученым еще предстоит удостовериться в его существовании.

Астрономы института лишь примерно представляют, где планета может находиться в звездном небе, и, вне всяких сомнений, их предположение даст старт кампании по ее поиску.

"На Земле есть много телескопов, теоретически способных ее найти. Я очень надеюсь, что теперь после нашего заявления люди по всему миру начнут искать девятую планету", - сказал Майкл Браун.

Эллиптическая орбита

По вычислениям ученых, космический объект находится примерно в 20 раз дальше от Солнца, чем Нептун, который находится в 4,5 млрд км от него.

В отличие от почти круглых орбит других планет Солнечной системы этот объект, предположительно, двигается по эллиптической орбите, а полный оборот вокруг Солнца занимает от 10 тыс. до 20 тыс. лет.

Ученые изучили движение состоящих преимущественно изо льда объектов в Поясе Койпера. В этом поясе находится Плутон.

Исследователи заметили определенное расположение некоторых тел в Поясе, в частности таких крупных объектов, как Седна и 2012 VP113. По их мнению, это можно объяснить лишь присутствием неизвестного крупного космического объекта.

"Все самые удаленные объекты движутся в одном направлении по необъяснимой траектории, и мы поняли, что единственное тому объяснение - существование большой далекой планеты, которая их держит вместе, пока они вращаются вокруг Солнца", - сказал Браун.

Планета Икс

Идея о существовании так называемой Планеты Икс, находящейся на периферии Солнечной системы, обсуждается в научных кругах уже более 100 лет. Про нее то вспоминают, то забывают.

Нынешнее предположение представляет особый интерес из-за ведущего автора исследования.

Браун специализируется на поиске отдаленных объектов, и именно благодаря его открытию карликовой планеты Эрида в Поясе Койпера в 2005 году Плутон потерял статус планеты год спустя.

Тогда предполагалось, что Эрида слегка крупнее Плутона, но сейчас стало ясно, что она слегка меньше его.

Исследователи, изучающие удаленные объекты Солнечной системы, уже некоторое время предполагают вероятность существования планеты размером с Марс или Землю из-за размера и формы планет в Поясе Койпера. Но пока не удастся увидеть планету в телескоп, идея о ее существовании будет восприниматься скептически.

Исследование Майкла Брауна и Константина Батыгина было опубликовано в издании Astronomical Journal.

Один из первооткрывателей новой девятой планеты - Майкл Браун, известен как «человек, убивший Плутон». Именно по его инициативе Плутон был лишён официального статуса планеты. А в 2010 году Браун даже написал книгу «Как я убил Плутон и почему это было неизбежно». Многие в научном мире даже шутили, что открытие Брауном новой планеты - это попытка реабилитации за «убийство» Плутона, потому как решение лишить его статуса планеты было крайне негативно воспринято обществом.

Майкл Браун (слева) Euroradio.fm

Новая планета - ледяной гигант

В отличие от Плутона и Эриду, которую тоже открыл Браун, новая планета предположительно является газово-ледяным гигантом и выглядит примерно как Нептун. Учёные полагают, что новая планета имеет диаметр в 2–4 раза больше земного и массу, составляющую порядка 10 земных, что ставит её по этому показателю между планетами земной группы и планетами-гигантами.

Она находится очень далеко

Нептун - самая удалённая от Солнц планета, находится от него на расстоянии в 4,5 млрд. км. А новая девятая планета ещё в 20 раз дальше. Это очень много даже по астрономическим меркам. Для сравнения: не так давно зонд NASA New Horizons долетел до Плутона, это путешествие заняло у него 9 лет. На полёт к новой девятой планете он потратил бы 54 года. И это только в лучшем сценарии, когда планета максимально приблизилась бы к Солнцу. Чтобы долететь до самой дальней точки её орбиты, у New Horizons ушло бы около 350 лет.

Это самая большая и долгая орбита вокруг Солнца

Из-за того, что новая девятая планета находится очень далеко от Солнца, вокруг которого она вращается, период её обращения крайне долгий. Лишь по самым скромным расчётам учёных, полный оборот вокруг светила занимает у этой планеты от 10 до 20 тысяч лет. Вы только вдумайтесь в эту цифру. Даже если самая нижняя граница в 10 тысяч лет является точной, то в последний раз эта планета была в том же месте, что и сейчас, когда по земле ещё ходили мамонты, а численность людей во всём мире не превышала 5 миллионов. Вся история человечества, от самого раннего освоения земледелия до изобретения космических кораблей, уместилась бы всего в один год на этой планете.

Новая планета может быть тем самым «пятым гигантом»

Ещё в 2011 году учёные на основе строения пояса Койпера, начали выдвигать предположения, что в нашей Солнечной системе, скорее всего существовала пятая планета-гигант. Такие предположения были сделаны в попытках понять как именно сформировался комплекс крупных ледяных астероидов в поясе Койпера, которые держатся вместе и движутся строго постоянной орбите. Проверив с помощью компьютерного моделирования около 100 возможных вариантов развития событий, учёные пришли к выводу, в на заре зарождения Солнечной системы, в ней, скорее всего, была пятая планета-гигант.

По мнению учёных дело было так: около 4 млрд. лет назад некая гигантская планета силой своего гравитационного поля «вытолкнула» Нептун с его занимаемой тогда орбиты рядом с Юпитером и Сатурном. Нептун оказался «на задворках» Солнечной системы за Ураном. Во время этого «полёта» Нептун прихватил с собой куски первичного вещества Солнечной системы, которые затем оказались выброшены его гравитационными силами за пределы его нынешней орбиты и сформировали сердцевину нынешнего пояса Койпера. Весь вопрос заключался в том, что же это была за планета? Уран, Юпитер и Сатурн на эту роль не подходили.

Сейчас, с появлением новой девятой планеты, кое-что начало проясняться. Учёные предполагают, что сделав свое «чёрное дело», она, по-видимому, улетела в далекий космос, выброшенная из Солнечной системы силами гравитационного взаимодействия с другими планетами.

Новая планета может помочь в межзвёздных путешествиях.

Одна из самых главных проблем в межзвёздных перелётах состоит в том, что мы не имеем столько топлива, чтобы поддерживать работу двигателей корабля на протяжении многих лет в бескрайнем космоесе.

В случае с зондами и разведывательными межпланетными кораблями, учёные уже давно и достаточно успешно используют такую хитрость, как «гравитационный манёвр», позволяющий разогнать корабль за счёт силы притяжения большой планеты. Для зондов Voyager и New Horizons такой планетой был Юпитер.

На у, а если (когда) мы захотим исследовать межзвёздное пространство, то подобной планетой для нас может стать именно новая девятая планета. Проблемы могут возникнуть лишь в том случае, если её плотность окажется меньше плотности Нептуна, тогда прирост скорости от такого манёвра вокруг неё, будет крайне мал. В любом случае мы сможем узнать об этом только когда тщательнее изучим новую планету.

Конспиралогические теории называют её «планетой смерти».

Пора уже привыкнуть к тому, что каждый раз после открытия новых объектов в нашей Солнечной системе, различные приверженцы теорий заговоров, начинают называть эти объекты предвестниками скорого апокалипсиса. Обычно такая роль отводится кометам и астероидам. Но и мимо открытия новой девятой планеты эти ребята пройти тоже не смогли.

Практически сразу после объявления учёных, различные интернет-пророки провозгласили, что новая планета и есть та самая планета «Нибиру». Предполагается, что «Нибиру» - это мифическая планета, о которой знает тайное правительство, но тщательно скрывает этот факт от людей, потому что однажды «Нибиру» пройдёт очень близко от Земли, чем спровоцирует разрушительные землетрясения и извержения вулканов, который в конце-концов приведут к апокалипсису.

И она действительно может оказаться «планетой смерти»

Нет, конечно же, рядом с Землёй эта новая девятая планета вряд ли когда-то пройдёт, это совсем уж фантастика. Однако есть, пускай и не большие, но всё же реальные шансы на то, что она может косвенно оказаться виновной в апокалипсисе.

Дело в том, что огромную силу притяжения этой планеты для гравитационного манёвра могут использовать не только зонды и космические корабли. То же самое может произойти и с астероидом. Используя свою силу притяжения, новая девятая планета может буквально «запустить» в нас огромную каменюку, от которого мы не сможем увернуться. Конечно же, вероятность того, что это произойдёт в таком огромном космосе, ничтожно мала, но всё же она есть.

Её может вообще не существовать

И это, пожалуй, самое главное, что следует знать о новой девятой планете. Пока ещё никто не видел этой планеты. Астрономы лишь предполагают наличие этой планеты, основываясь на статистических аномалиях орбит малых планет, сложившихся за миллиарды лет. То есть по поведению соседних объектов, на которых влияет некоторая гравитационная сила, учёные предполагают, что эта сила может исходить от крупной планеты. Подтвердить её существование может лишь визуальное обнаружение.

Однако, учитывая тот факт, что планета движется очень медленно и находится далеко от Земли, это делает её очень сложной для поисков. Браун и Батыгин уже зарезервировали время на японском телескопе Субару в обсерватории на Гавайях. По оценке Брауна, обследование большей части области неба, где может находиться планета, займёт около пяти лет.