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.
В Солнечной системе открыта новая планета. Это открытие сделал астрофизик калифорнийского технического университета Константин Батыгин. Автор сенсации признается, специально девятую планету никто не искал. Открытие, которому суждено стать главным в астрономии за два с половиной века, как это часто бывает, было сделано случайно.
Странная аномалия, приведшая ученых к открытию девятой планеты
К Константину обратился его коллега, астроном из калифорнии, Майкл Браун. Он попросил астрофизика произвести расчеты, которые бы объяснили, почему некоторые объекты в Солнечной системе, ведут себя как-то странно. Речь шла о поясе Койпера. Это самая отдаленная от Солнца область. Там находится космический мусор, оставшийся после : мелкие астероиды, глыбы льда, звездная пыль. Именно оттуда родом многие кометы, которые бороздят нашу систему. За поясом Койпера астрономы всего мира следят очень пристально уже давно, но только сейчас было сделано важное открытие.
Если исследовать пояс Койпера, то это поле ледяных обломков за пределами орбиты Нептуна. Большинство из них ходит по очень эксцентричным и вытянутым орбитам, условно случайно ориентированным в пространстве. Но если сконцентрироваться на самых дальних орбитах, тех, что дальше всего отходят от Солнца в , можно заметить, что все они сориентированы примерно в одном направлении и лежат примерно в одной плоскости. Именно это орбитальное равнение показалось ученым аномальным.
Именно эту аномалию и попросили объяснить Константина Батыгина с математической точки зрения. Астрофизик выдвинул предположение: объекты в поясе Койпера ориентируются на неизвестного крупного космического тела. Это дало астрономам первую за несколько веков подсказку. Привычный для всех атлас солнечной системы – незавершен. Должна быть еще одна планета, и она гигантская.
Согласно новой модели девятая планета имеет массу равную десяти, или двадцати массам Земли, то есть, она в принципе сравнима с Ураном и Нептуном. Зная только массу нельзя точно судить о ее составе. Однако можно сравнить ее с другими планетами и предположить, что девятая планета формировалась из тех же материалов, что и другие планеты с похожей массой.
Проанализировав данные о массе и размерах девятой планеты, Константин Батыгин выдвинул предположение, что, вероятнее всего, это газовый гигант, точно такой же, как Уран и Нептун.
Шумерское упоминание о девятой планете
Упоминание о том, что в Солнечной системе существует планета с неправильной орбитой, отличной от всех остальных, встречаются у древних шумеров. Она называлась Нибиру. Планета Нибиру, судя по легендам шумеров, вошла в Солнечную систему с достаточно большой скоростью. Она двигалась по вытянутой эпилептической орбите, удаляясь от Солнца на значительное расстояние, потом возвращаясь. Период обращения составлял 3600 лет. Так следует из хроники шумеров.
Шумерская история выбита на глиняных табличках, возраст которых почти 6000 лет. Из них следует, что когда то, на территории Месопотамии, внезапно возникла высокоразвитая цивилизация. Шумеры обладали очень подробными знаниями о космосе. Они верили, что Нибиру не была безжизненной планетой. Ее населяли существа похожие на людей – аннунаки. На Землю они прибыли, чтобы . Согласно одной из версий, драгоценный металл нужен был пришельцам, чтобы спасти свою планету, которая стремительно теряла атмосферу. Золото дробили, превращая фактически в пыль, и это позволяло теплу и свету задерживаться на Нибиру, сохраняя условия для жизни.
Сотни тысяч лет аннунаки разрабатывали месторождения своими силами, но потом, как повествуют шумерские летописи, произошло восстание работников. Слишком тяжелым был труд. Пришлось . Но человекоподобные обезьяны, которые тогда обитали на планете, были слишком примитивны даже для такого труда. Согласно мифам, аннунаки пошли на . Смешав ДНК землян и свою, они получили совершенно новый вид. Они создали более , чтобы человек мог делать более сложную работу, чем обезьяна.
На шумерских глиняных табличках этот процесс отображен в виде двух сплетенных между собой змей. Этот символ очень напоминает , и может быть, этот шумерский миф объясняет нам одну из самых больших исторических загадок. Почему до сих пор не могут найти промежуточное звено между обезьяной и современным человеком. Если верить древним, то его просто не может быть. и обезьяна на самом деле генетически далеки друг от друга.
Ведь даже на собственной планете мы находим жизнь в самых неожиданных места и видах. В океане на глубине тысячи метров живут создания, способные выдерживать колоссальное давление. А недавно ученые из университета Принстона обнаружили, что под землей, на глубине почти три километра, кишит жизнь. Там обитают бактерии, которые используют урановые руды в качестве . Если такие удивительные явления мы фиксируем на земле, что можно тогда говорить о далеком космосе? На девятой планете? Там, например, необязательно должна быть атмосфера, или она может быть жидкая, или настолько плотная, что там давление будет превышать все мыслимые пределы.
Когда речь заходит о , в первую очередь имеется в виду жизнь разумная. Кто сказал, что все существа во Вселенной, наделенные разумом, обязательно должны быть похожи на нас?
Наша наука под словом жизнь понимает только белково-нуклеиновую форму, главная «изюминка» в которой – это клетка. Если этой клетки нет, то и никакой жизни нет. Но другое дело, если под жизнью понимать и что-то другое. Например, Циолковский говорил о лучистом человеке. Что это такое? Разумная , состоящая из каких-то энергетических образований?
Возможно, когда-нибудь нам удастся разгадать эти удивительные загадки Вселенной, а возможно, нам никогда этого сделать не дадут…
Структура Солнечной системы довольно проста. В ее центре находится Солнце - звезда, идеально подходящая для развития жизни: не слишком горячая, но и не слишком холодная, не слишком яркая, но и не слишком тусклая, с длительным временем жизни и весьма умеренной активностью. Ближе к Солнцу располагаются планеты земной группы, в которую, помимо Земли, входят Меркурий, Венера и Марс. Эти планеты относительно маломассивны, но состоят из каменистых горных пород, что позволяет им иметь твердую поверхность. В последние годы набирает популярность понятие зоны обитаемости : так называют интервал расстояний от центральной звезды, внутри которого на поверхности планеты земного типа может существовать жидкая вода. В Солнечной системе зона обитаемости простирается примерно от орбиты Венеры до орбиты Марса, но жидкой водой (по крайней мере, в значительных количествах) может похвастаться только Земля.
Дальше от Солнца следуют планеты-гиганты (Юпитер и Сатурн) и ледяные гиганты (Уран и Нептун). Гиганты существенно более массивны, чем планеты земной группы, но эта масса набрана ими за счет летучих соединений, из-за чего гиганты существенно менее плотны и лишены твердой поверхности. Между последней планетой земной группы - Марсом - и первой планетой-гигантом - Юпитером - располагается Главный пояс астероидов; за последним ледяным гигантом - Нептуном - начинается периферия Солнечной системы. Раньше там была еще одна планета, Плутон, но в 2006 году мировое астрономическое сообщество решило, что Плутон по своим параметрам до настоящей планеты не дотягивает, и теперь самой далекой планетой Солнечной системы (из известных!) является Нептун, обращающийся в 30 а.е. от Солнца (точнее, от 29.8 а.е. в перигелии до 30.4 в афелии).
Однако уже довольно давно многих ученых не оставляет мысль о том, что на Нептуне счет планет Солнечной системы не останавливается. Правда, чем дальше планета от Солнца, тем сложнее обнаружить ее непосредственно, однако есть и косвенные способы. Один заключается в поиске гравитационного влияния невидимой планеты на известные тела транснептуновой области. В частности, неоднократно предпринимались попытки, во-первых, найти закономерности в орбитах долгопериодических комет, во-вторых, объяснить эти закономерности притяжением далекой планеты-гиганта. В более экстремистских вариантах признаком наличия далекой планеты считают кажущиеся периодичности в вымирании живых организмов на Земле или в частоте метеоритной бомбардировки нашей планеты. Однако до сих пор предположения о неведомых планетах (Немезида, Тюхе и пр.), основанные на этих закономерностях и периодичностях, не находили широкого признания у астрономической общественности. Не только объяснение, но и само наличие объясняемых закономерностей и периодичностей кажется довольно неубедительным. Кроме того, речь, как правило, идет о довольно крупных телах, возможно, в разы более массивных, чем Юпитер, которые должны быть доступными современной наблюдательной технике.
Новая попытка доказать существование девятой планеты также основана на поиске признаков ее гравитационного влияния, но не на долгопериодические кометы, а на объекты пояса Койпера.
Пояс Койпера
Поясом Койпера иногда коллективно называют все объекты, населяющие периферию Солнечной системы. Но на самом деле они представляют собой несколько динамически различных групп: классический пояс Койпера, рассеянный диск и резонансные объекты. Объекты классического пояса Койпера вращаются вокруг Солнца по орбитам с небольшими наклонениями и эксцентриситетами, то есть по орбитам «планетного» типа. Объекты рассеянного диска движутся по вытянутым орбитам с перигелиями в области орбиты Нептуна, орбиты резонансных объектов (к их числу относится Плутон) находятся в орбитальном резонансе с Нептуном.
Классический пояс Койпера довольно резко обрывается примерно на 50 а.е. Вероятно, именно там проходила основная граница распределения вещества Солнечной системы. И хотя объекты рассеянного диска и резонансные объекты в афелии (наиболее удаленной от Солнца точке орбиты небесного тела) уходят от Солнца на сотни астрономических единиц, в перигелии (ближайшей к Солнцу точке орбиты) они близки к Нептуну, указывая, что и те и другие связаны общим происхождением с классическим поясом Койпера, а на свои современные орбиты были «пристроены» гравитационным воздействием Нептуна.
Открытие Седны
Картина начала усложняться в 2003 году, когда был открыт транснептуновый объект (ТНО) Седна с перигелийным расстоянием в 76 а.е. Столь значительное удаление от Солнца означает, что Седна не могла попасть на свою орбиту в результате взаимодействия с Нептуном, и потому возникло предположение, что она является представителем более далекого населения Солнечной системы - гипотетического облака Оорта.
Некоторое время Седна оставалась единственным известным объектом с подобной орбитой. Об открытии второго «седноида» в 2014 году сообщили Чедвик Трухильо и Скотт Шеппард. Объект 2012 VP113 обращается вокруг Солнца по орбите с перигелийным расстоянием 80.5 а.е., то есть даже больше, чем у Седны. Трухильо и Шеппард обратили внимание, что и Седна, и 2012 VP113 имеют близкие значения аргумента перигелия - угла между направлениями на перигелий и на восходящий узел орбиты (точку ее пересечения с эклиптикой). Интересно, что подобные значения аргумента перигелия (340° ± 55°) характерны для всех объектов с большими полуосями больше 150 а.е. и с перигелийными расстояниями больше перигелийного расстояния Нептуна. Трухильо и Шеппард высказали предположение, что такое группирование объектов вблизи конкретного значения аргумента перигелия может быть вызвано возмущающим действием далекой массивной (несколько масс Земли) планеты.
Доказательства существования Планеты X
В статье, опубликованной в январе 2016 года Константином Батыгиным и Майклом Брауном, сотрудниками Калифорнийского технологического университета, исследуется возможность того, что существованием ранее неизвестной планеты действительно можно объяснить наблюдаемые параметры далеких астероидов со схожими значениями аргумента перигелия. Авторы аналитически и численно исследовали движение тестовых частиц на периферии Солнечной системы на протяжении 4 млрд лет под воздействием возмущающего тела массой 10 масс Земли на вытянутой орбите и показали, что наличие такого тела действительно приводит к наблюдаемой конфигурации орбит ТНО со значительными большими полуосями и перигелийными расстояниями. Более того, наличие внешней планеты позволяет объяснить не только существование Седны и других ТНО с близкими значениями аргумента перигелия.
Неожиданно для авторов в их моделировании действие возмущающего тела объяснило существование еще одного населения ТНО, происхождение которого до сих пор оставалось непроясненным, а именно населения объектов пояса Койпера на орбитах с большими наклонениями. Наконец, в работе Батыгина и Брауна предсказывается существование объектов с большими перигелийными расстояниями и другими значениями аргумента перигелия, что обеспечивает возможность дополнительной наблюдательной проверки их предсказания.
Перспективы открытия новой планеты
Главной проверкой последних исследований, разумеется, должно стать обнаружение самого «возмутителя спокойствия» - той самой планеты, притяжение которой, по мнению авторов, определяет распределение тел с перигелиями вне классического пояса Койпера. Задача ее поиска весьма сложна. Бо́льшую часть времени Планета Х должна проводить вблизи афелия, который может располагаться на расстоянии свыше 1000 а.е. от Солнца. Расчеты указывают на возможное расположение планеты очень приблизительно - ее афелий расположен примерно в направлении, противоположном направлению на афелии исследованных ТНО, но наклонение орбиты по данным об имеющихся ТНО с большими полуосями орбит определить не удается. Так что обзор весьма обширного участка неба, где может находиться неизвестная планета, продлится много лет. Поиски могут стать легче, если будут обнаружены другие ТНО, движущиеся под воздействием Планеты Х, что позволит сузить диапазон возможных значений параметров ее орбиты.
WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) - космический телескоп НАСА, запущенный в 2009 году для изучения неба в инфракрасном диапазоне, мог не увидеть гипотетическую планету. Аналог Сатурна или Юпитера WISE обнаружил бы на расстоянии до 30 000 а.е., то есть больше, чем нужно. Но оценки проводились именно для планеты-гиганта с соответствующим собственным ИК-излучением. Вполне возможно, что эти результаты не масштабируются на ледяной гигант типа Нептуна или даже менее массивную планету.
В настоящее время есть, по сути, один телескоп, пригодный для поисков Планеты X, - это японский телескоп «Субару», установленный на Гавайских островах. Благодаря 8,2-метровому зеркалу он собирает много света и потому обладает высокой чувствительностью, при этом его оборудование позволяет получать снимки довольно больших участков неба (площадью примерно в полную Луну). Но даже при этих условиях обзор обширного участка неба, где может находиться сейчас Планета X, займет несколько лет. Если же он не увенчается успехом, останется надеяться на специализированный обзорный телескоп LSST, строительство которого идет сейчас в Чили. При зеркале диаметром 8,4 метра он будет обладать полем зрения диаметром 3,5° (в семь раз больше, чем у «Субару»). При этом обзорные наблюдения будут его основной задачей, в отличие от «Субару», который работает по многочисленным наблюдательным программам. Ввод LSST в строй ожидается в начале 2020-х годов.
29 февраля, 2 и 4 марта в Академии ПостНауки на старом Арбате состоится интенсив Владимира Сурдина «Солнечная система: в поисках запасной планеты» - 9 занятий, которые помогут разобраться в многообразии планет и узнать, существуют ли, помимо Земли, планеты, пригодные для жизни.
Двое американских астрономов, один из которых — выходец из России, во вторник огорошили научный мир после того, как СМИ облетела сенсационная новость: на окраинах Солнечной системы ими обнаружена девятая планета! Первым новость об этом опубликовал Калифорнийский технологический университет, где работают оба ученых - и Майк , позднее - авторитетные научные журналы Science и Nature.
«Она будет настоящей девятой планетой. С древних времен было найдено всего две действительных планеты, и эта станет третьей. Это весомая часть нашей Солнечной системы, которая оставалась не найденной, и это восхитительно», — считает Браун.
Сообщается, что планета найдена путем математического анализа возмущений, которые испытывают множество ледяных тел из так называемого Пояса Койпера - огромной области пространства за орбитой Плутона. Расчеты показали, что планета вращается вокруг Солнца на расстоянии 20 орбит Нептуна, масса ее в 10 раз больше массы Земли.
В силу такой удаленности от Солнца планета не видна и делает полный оборот вокруг Солнца за 10-20 тыс. лет.
«Хотя изначально мы скептически относились к тому, что эта планета может существовать, по мере того, как мы продолжали исследовать ее орбиту, мы становились все более уверены в том, что она там действительно есть», — сказал Батыгин.
Рассчитанная масса объекта не оставляет сомнений в том, что ее с полной уверенностью можно отнести к планете, ведь она в 5 тыс. раз тяжелее Плутона! В отличие от огромного числа мелких объектов Солнечной системы, например карликовых планет, девятая планета гравитационно доминирует в протяженной области Пояса Койпера, где она вращается. Более того, эта область куда больше и пространства, в которых доминируют и все остальные, известные планеты Солнечной системы.
Это, по выражению Брауна, делает ее «самой планетной из планет Солнечной системы».
Майк Браун и Константин Батыгин
Работа ученых, которая, возможно, станет эпохальной, под названием «Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System» опубликована в журнале Astronomical Journal . В ней авторы находят объяснение множеству ранее обнаруженных особенностей в движении ледяных тел Пояса Койпера.
Поиски планеты начались в 2014 году, когда бывший студент Брауна опубликовал статью, утверждавшую, что 13 из наиболее удаленных объектов Пояса Койпера имеют схожие странности в своем движении. Тогда и была предложена версия существования рядом небольшой планеты. Браун тогда не поддержал эту версию, однако продолжил вычисления. Вместе с Батыгиным они начали полуторагодовой проект по изучению орбит этих тел.
Caltech/R.Hurt (IPAC)
Довольно скоро Батыгин и Браун осознали, что орбиты шести из указанных объектов проходят близко к одной и той же области пространства, несмотря на то что все орбиты разные. «Как если бы вы взглянули на шесть часов на шести руках, которые идут с разной скоростью, и в этот момент они показали бы одинаковое время. Вероятность этого - порядка 1/100», — поясняет Браун. Кроме того, оказалось, что орбиты всех шести тел наклонены под углом 30 градусов к плоскости эклиптики. «Вообще-то такое не могло быть случайным. Так что мы стали искать то, что сформировало эти орбиты», — пояснил астроном.
Почти случайно ученые обратили внимание, что если в расчеты поместить тяжелую планету,
чей перигелий отстоит от перигелия этих шести тел на 180 градусов (то есть между ними само Солнце), то ее возмущения как раз и объяснят наблюдаемую картину.
«Здоровой реакцией было - такая геометрия невозможна, орбиты не могут быть устойчивыми долго, потому что в конце концов это приведет к столкновению объектов», — считает Батыгин. Однако механизм, известный в небесной механике как резонансы средних движений, не позволяет этому случиться: объекты, сближаясь, обмениваются энергией и разлетаются.
На каждые четыре оборота девятой планеты приходится девять оборотов тех самых объектов, и они никогда не сталкиваются. Как часто бывает в астрономии, гипотеза подтвердилась, когда подтвердилось предсказанное ею предположение. Оказалось, что транснептуновый объект Седна, открытый в 2003 году Брауном, Трухильо и Рабиновицем, и еще один похожий объект 2012 VP113 действительно слегка отклоняют свои орбиты там, где это предсказано. Но главное предположение, которые сбылось, - существование благодаря тяжелой планете в Поясе Койпера объектов, плоскость вращения которых вовсе перпендикулярна плоскости Солнечной системы.
Выяснилось, что за последние три года астрономами были найдены как минимум четыре таких объекта, чьи орбиты соответствуют предсказаниям.
Откуда взялась спрятавшаяся в глубинах Пояса Койпера планета? Ученые считают, что изначально в Солнечной системе были четыре ядра, сформировавших Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. «Однако их могло быть и пять», — считает Браун. Эта пятая протопланета, подойдя слишком близко к Юпитеру или Сатурну, могла быть выброшена на далекую эксцентрическую орбиту.
По словам ученых, если сейчас планета близка к своему перигелию, поискать ее можно в прошлых обзорах неба. Если успела удалиться, поймать ее могут телескопы типа 10-метровых инструментов в обсерватории Кека,
ведь планета никогда не приближается к Солнцу на расстояние, ближе чем 200 орбит Земли.
Среди ученых нет единого мнения по поводу открытия. , специалист по динамике тел из Ниццы, уверен, что эта планета существует. Но так думают не все. «Я видел много, много подобных заявлений за свою карьеру. И все они оказались ошибочными», — считает Хал Левисон, планетолог из Института в Боулдере (Колорадо).
До 2009 года девятой планетой Солнечной системы считался Плутон, открытый в 1930 году также благодаря анализу создаваемых им возмущений. Плутон был разжалован в карликовые планеты решением Международного астрономического союза. Недавно некоторые астрономы создали движение по возвращению ему статуса планеты после открытий, сделанных зондом New Horizons.
Одно из первых интервью Константин Батыгин дал корреспонденту «Газеты.Ru».
— Константин, поиск тел в Поясе Койпера — не очень популярная тема среди астрономов, сколько людей этим занимается?
— В мире найдется чуть более ста человек, я думаю. Оказалось, что самые дальние объекты в Солнечной системе, в физическом пространстве смотрят в одну и ту же сторону. И единственная теоретически правильная модель, которую мы смогли сконструировать - та, где их орбиты держатся гравитацией одной планеты.
— Каковы перспективы найти планету при помощи телескопов?
— Думаю, это реально сделать в ближайшие два-пять лет. Для этого нужно знание орбиты и достаточно времени наблюдательного времени на телескопах. Знание орбиты - то, чем мы занимались в данной статье. Чтобы ее найти, надо знать, куда смотреть. На данный момент мы знаем лишь самую близкую ее часть.
— Знаю, что вы родились в Москве. Как вы оказались в США?
— Мы жили в России до 1994 года, в Москве я закончил 1 класс. Переехали в Японию, там жили шесть лет, там я учился с 3 по 6 класс, а второй класс пропустил, так как был слишком высоким. Потом учился в русской школе при посольстве в Токио. В 1999 году переехали в Калифорнию, где я закончил высшую школу, университет и аспирантуру в Калтехе.
— Удачи, надеемся, что ваше открытие подтвердится, и мы увидим вашу фамилию в учебниках!
— Спасибо.
