[Перевод] Тайна девятой планеты: учёные всё ближе к открытию

Далеко за пределами восьми планет Солнечной системы, даже за Плутоном и миниатюрными карликовыми планетами может скрываться значительный новый мир, названный «девятой планетой». Мало какие открытия могут быть настолько же сенсационными, как ещё одна планета, находящаяся на орбите вокруг Солнца, поэтому эта тема служит Святым Граалем для астрономов – и за несколько столетий такое открытие сумели сделать всего несколько раз. Пока никто не знает, где может располагаться этот эфемерный мир, или даже существует ли он на самом деле. Но в гонке на обнаружение исследователи сужают пространство для поисков на основе влияния небесного тела на Солнечную систему, и участок космоса, где следует искать планету, уменьшился примерно вдвое по сравнению с состоянием, бывшим несколько месяцев назад. На встрече американского астрономического общества планетарных наук и европейском конгрессе планетарных наук учёные подробно описали свои последние достижения в этой области.

В январе астрофизики Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун продемонстрировали доказательства существования большой неоткрытой девятой планеты. Из их компьютерных моделей следует, что гравитационное действие этой планеты может объяснить странные, наклонённые орбиты нескольких объектов из пояса Койпера – набора ледяных объектов, населяющих дальние пределы Солнечной системы. Учёные борются за право стать первыми обнаружившими девятую планету, используя крупнейшие телескопы Земли, такие, как телескоп Субару на Гавайях.

Работа Батыгина и Брауна установила ограничения на возможную массу планеты и расположение её орбиты – где предыдущие наблюдения могли упустить её. По их расчётам, её масса составляет от 5 до 20 земных – что критично для понимания примерных размеров разыскиваемого объекта. Также они считают, что его орбита наклонена на 30 градусов к плоскости Солнечной системы – относительно тонкой и плоской зоны, в которой вращаются восемь основных планет. Также они предполагают, что сейчас планета наиболее удалена от Солнца, в северном полушарии неба, а радиус её вытянутой орбиты в среднем находится в промежутке от 380 до 980 а.е.

Но эти оценки всё равно захватывают сектор неба размером «порядка 1500 квадратных градусов», как говорит астроном Скотт Шеппард [Scott Sheppard] из Института науки Карнеги, вместе с астрономом Чедвиком Труильо [Chadwick Trujillo] предположивший о существовании девятой планеты в 2014 году. Для сравнения, полная Луна занимает 0,2 квадратных градуса ночного неба. Охват неба, описанный Шеппардом, соответствует примерно 20 ночным наблюдениям с телескопа Субару, «и, получая доступ к нему на семь ночей в году, выходит, необходимо ждать три года – и то, если дождя не будет»,- говорит Шеппард.

Стратегией гонки остаётся уменьшение области поисков путём устранения теоретических возможностей. В пока ещё не опубликованном наборе из 100 компьютерных симуляций высокого разрешения, по словам Батыгина, они с Брауном уменьшили область поисков девятой планеты до кусочка неба размером в 600-800 квадратных градусов. Сначала они построили модель развития Солнечной системы за 4 миллиарда лет, концентрируясь на том, как гравитация крупнейших планет – Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Девятой планеты – могли бы выстроить орбиты тысяч случайных объектов пояса Койпера (ОПК). «Мы ищем всё то, что девятая планета делает с Солнечной системой»,- говорит Браун.

В попытках уточнить вероятную орбиту планеты, исследователи сравнили результаты симуляции с реальным состоянием пояса Койпера. «Наша работа показала синтетическую Солнечную систему, выглядящую во многом похожей на настоящую,- говорит Батыгин. – Моя уверенность в том, что Девятая планета существует, почти уже оформилась – ведь результаты расчётов так хорошо совпадают с наблюдениями».

Дальнейшие стратегии включают исследование возможного гравитационного влияния девятой планеты на другие небесные тела. Астрономы Юрий Медведев и Дмитрий Вавилов из Института прикладной астрономии РАН изучили 768 комет, впервые входящих в Солнечную систему, отметив, что пять из них могли подойти близко к девятой планете в прошлом, и в результате её притяжения поменять свой курс. Их анализ предполагает, что «девятая планета могла завлечь эти кометы в Солнечную систему»,- говорит Вавилов. «Мы думаем, кометы могут помочь в сужении поля для поисков девятой планеты. Помогло бы в этом и обнаружение дополнительных комет». Шеппард предупреждает о том, что необходимо «с осторожностью использовать кометы для поисков девятой планеты, поскольку на их орбиты может влиять множество сил. Но, несмотря на мой скептицизм, это может помочь».

Анализ Плутона, проделанный астрофизиками Мэтью Холманом и Мэтью Пейном [Matthew Holman and Matthew Payne] их Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра не нашёл доказательств за или против существования девятой планеты. В частности это произошло из-за плохих старых архивных фотографий Плутона, говорит Холман, из-за чего трудно понять, смещался ли Плутон на орбите таким образом, который мог бы подтвердить наличие или отсутствие девятой планеты. Но он же утверждает, что высококачественные данные о Сатурне, полученные с наземной сети радиотелескопов, следящих за космическим аппаратом Кассини, многообещающие, и совпадают с выкладками Батыгина и Брауна.

Также, по словам Холмана, в поисках девятой планеты может помочь анализ изменений орбиты Марса. Хотя на Марс планета должна оказывать меньше влияния, чем на Сатурн – поскольку Марс ближе к Солнцу и сильнее связан с ним гравитационно – искусственных спутников у Марса больше, и они наблюдают за Красной планетой дольше, поэтому «их наблюдения гораздо более точные»,- говорит Холман. Кроме того, «Кассини выдаёт данные с точностью в десятки метров, а расстояния между Землёй и Марсом измеряют с точностью до метров».

Более сильное свидетельство влияния девятой планеты можно найти в длительности обращения остальных тел вокруг Солнца. К примеру, четыре ОПК с самыми долгими орбитами обращаются по схеме, которую легко объяснить присутствием девятой планеты – как говорит астроном Рене Малхотра [Renu Malhotra], директор теоретической астрофизики в Аризонском университете в Таксоне. Её работа с двумя коллегами намекает на наличие двух вероятных наклонов орбиты девятой планеты, один ближе к плоскости Солнечной системы на 18 градусов, и другой более крутой, на 48 градусов. Эта информация может помочь уменьшить огромную область поисков.

Некоторые исследования настолько ограничивают возможное местонахождение девятой планеты, что могут вообще исключить факт её существования. К примеру, хотя предыдущие исследования предполагают её существование из-за скопления орбит некоторых ОПК, наблюдение за ограниченным количеством ОПК могут лишь создать впечатление группировки некоторых орбит – так, по крайней мере, говорит астрофизик Кори Шэнкман [Cory Shankman] из Университета им. Виктории и Саманты Лаулер Государственной исследовательской комиссии Канады.

Браун возражает, что они с Батыгиным учли возможности таких наблюдательных отклонений – и что другие доказательства также подтверждают существование девятой планеты. Например, Браун с коллегами нашли, что влияние этого неуловимого мира может раскрыть давнюю загадку того, почему плоскость Солнечной системы наклонена по отношению к Солнцу.

Малхотра из Аризонского университета говорит, что скептически относится к возможности существования планеты, но отмечает, что они с коллегами обнаружили такой наклон орбит очень удалённых ОПК, который трудно объяснить другими факторами. «Степень деформации просто нереальная,- говорит она. – Как по мне, это самое интригующее доказательство существования девятой планеты, из всех, что я видела».