Наша Солнечная система может быть самой близкой частью Вселенной к нам, если смотреть с Земли, но даже на ее задворках нас ждет много сюрпризов. Прошло несколько тысяч лет, прежде чем мы поняли, как планеты вращаются вокруг Солнца, и еще сотни, прежде чем мы обнаружили Уран и Нептун. Сегодня у нас есть четыре внутренних твердых планеты, пояс астероидов и четыре газовых гиганта со своими спутниками и кольцами.
Но за пределами Нептуна есть много неизвестных. Там гораздо больше, чем Плутон, кометы и поя Койпера. Последние несколько десятилетий поисков выявили совершенно новые классы объектов, в том числе с загадочными орбитами, которые трудно объяснить. Некоторые ученые утверждают, что эти объекты указывают на «девятую планету», гипотетическую гигантскую планету, которая находится далеко за пределами того, что мы видим. Но, несмотря на то, что мы постоянно о ней пишем, большинство ученых пока не удалось убедить в ее существовании. Возможно, «девятой планеты» не существует. И вот почему.
Девятая планета: миф или реальность?
В начале 1990-х годов ученые обнаружили первый объект Солнечной системы за пределами Нептуна, который не был частью системы Плутона. Поскольку наши телескопы становились лучше как с точки зрения величины (и могли видеть более тусклые объекты), так и поля зрения (площадь обзорного неба), мы получали возможность наблюдать все больше и больше объектов.
У большинства из них были подобные Плутону орбиты: их ближайшее приближение к Солнцу ставит их относительно близко к Нептуну. Хотя Нептун находится в 30 а.е. (1 а.е., как известно, это астрономическая единица, среднее расстояние от Земли до Солнца) от нас, почти все объекты за пределами Нептуна находятся в пределах 50 а.е. от Солнца. Все они классифицируются как часть пояса Койпера. За пределами этого пояса находится «обрыв Койпера», потому что число объектов стремительно уменьшается.
Но мы находили объекты, которые не являются частью пояса Койпера. Седна, открытая в 2003 году, была первым удивительным объектом, который попал в этот список. Ученые Майк Браун, Чад Трухильо и Дэвид Рабинович нашли большое тело 1000 км в поперечнике. Это сейчас известно, что Седна — карликовая планета. Но самое интересное во время ее открытия заключалось в орбите. Подходя ближе, Седна оказывается на расстоянии 76 а.е. от Солнца, но на удалении уходит до 1000 а.е. от светила.
И ей нужно больше 10 000 лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца и не быть потревоженной Нептуном. Каким-то образом ей удалось заполучить такую странную орбиту. В статье, посвященной открытию, авторы указали и на возможность того, что причиной может быть еще не обнаруженная планета.
В последующие годы, особенно в 2010-х, было найдено большое количество этих странных объектов Солнечной системы. Трухильо и Скотт Шеппард обнаружили небольшое, но значительное число этих далеких транснептуновых объектов (ТНО), которые обладали похожими орбитальными свойствами. Хотя в пояс Койпера могут входить тысячи объектов, существует более десяти объектов с этими вытянутыми орбитами, которые никогда не подходят слишком близко к Нептуну.
Именно Трухильо и 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».
Но это вовсе не неопровержимое утверждение. Несмотря на то, что Батыгин и Браун проанализировали объекты, о которых они знали, и определили, что существует совсем небольшая вероятность — 1 на 10 000 — что они случайно расположатся так, как мы их нашли, существует большой риск, что этот неполный набор данных приведет к ложному заключению. Объекты, обнаруженные Трухильо, были найдены в ходе ряда исследований, которые нельзя считать непредвзятыми:
- Они могли видеть только конкретный участок неба.
- Они искали объекты с определенной минимальной яркостью.
- Они игнорировали любые объекты, которые подходили слишком близко к Нептуну.
- Они искали в плоскости Солнечной системы или близко к ней.
Другими словами, и это самый важный упущенный факт, исследования, которые предоставили самые сильные намеки на существование девятой планеты, преднамеренно недооценили большой класс объектов, которые могли бы поставить гипотезу девятой планеты под сомнение.
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.
И с точки зрения физики у этого есть объяснение. Существует четыре возможности, которые могли бы объяснить не только Седну, но и горстку дополнительных экстремальных ТНО, которые мы нашли с тех пор, но которые никогда не подходили близко к крупным планетам нашей Солнечной системы:
- Галактические приливы могли побеспокоить эти орбиты, медленно вытягивая некоторые из них и приближая к Нептуну в течение сотен миллионов лет.
- Подлеты других звезд или блуждающих планет в нашей галактике, которые проходят мимо нашей Солнечной системы, нарушили эти объекты и создали эти вытянутые орбиты.
- Огромное количество карликовых планет во внешней Солнечной системе, которые существовали на ранних ее этапах, породили эти крайние ТНО, но были с тех пор изгнаны в значительной степени.
- Или же это была девятая планета (или даже две планеты — девять и десять), которая пряталась там и выталкивала крайние ТНО на их нынешние орбиты.
Как всегда, нам понадобится больше данных и данных покачественнее, чтобы разгадать эту тайну Вселенной.
Мишель Баннистер, один из руководителей OSSOS, считает, что положить конец спорам о существовании девятой планеты, вполне возможно:
«Прямой поиск доказательств выявит больше транснептуновых объектов в ходе обзоров с хорошо охарактеризованными отклонениями. Dark Energy Survey будет изучать небо, которое находится далеко от плоскости Солнечной системы. Орбиты с большими отклонениями от плоскости, таким образом, будут в его целевом диапазоне».
Если бы за пределами Нептуна действительно была настоящая большая планета, вы бы ожидали найти большое количество этих объектов с сильно наклоненными и очень эксцентричными орбитами.
Всего несколько недель назад новый объект, вроде бы, укрепил гипотезу «девятой планеты», но, по всей видимости, это очередной случай из разряда «не надо спешить». Этот объект был обнаружен в ходе тех же обзоров и методов, что и другие объекты, говорящие в пользу «девятой планеты», а значит, они уязвимы для тех же ошибок. С другой стороны, другие обзоры с другими отклонениями вообще не нуждаются в девятой планете.
Когда у вас есть молоток, все будет похоже на гвоздь. Если вы будете пытаться искать объекты, говорящие в пользу «девятой планеты», и пропускать объекты, которые ее не поддерживают, это не значит, что вы найдете эту планету; это значит, что вам нужны будут данные получше, прежде чем вы сможете понять, что происходит на самом деле. Нам нужно не только искать девятую планету, но и изучать Солнечную систему за пределами пояса Койпера в целом.
Новые исследования, улучшенные обследования неба и более качественные данные в сумме обещают сделать следующее десятилетие астрономии очень интересным. Возможно, мы не только разгадаем тайну того, что находится за пределами Нептуна, но и поймем, как формируется и эволюционирует Солнечная система в целом.
