Пять лет назад ученые из США Майкл Браун и Константин Батыгин выдвинули гипотезу о том, что по очень далекой орбите, за Нептуном, вокруг нашего светила вращается еще одна планета — девятая в Солнечной системе. В новой работе они уточнили область на небесной сфере, где ее вероятнее всего обнаружить. Если открытие действительно состоится, некоторые теории придется пересмотреть.
В 2006 году Международный астрономический союз понизил статус Плутона до малой планеты. Не последнюю роль в этом сыграл астроном Майкл Браун из Калифорнийского технологического института. Он с коллегами из Центра малых планет специализируется на самых удаленных объектах Солнечной системы — за орбитой Нептуна в поясе Койпера. На их счету около трех десятков открытий, включая Эриду, которая массивнее Плутона. Это, кстати, стало одной из причин исключения его из списка планет. С тех пор в Солнечной системе их восемь.
Но в 2016-м Браун, "человек, убивший Плутон", вместе с молодым астрономом Константином Батыгиным сделали сенсационное заявление: девятая планете все же есть. Анализ орбит далеких транснептуновых объектов (ТНО, или KBO по-английски) показал, что некоторые очень сильно вытянуты, с полуосями более 250 астрономических единиц (одна астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца). А перигелии — ближайшие к звезде точки траектории — подозрительно концентрировались в одной области. Похоже, что-то очень массивное воздействует на эти небесные тела.
Пока Девятую планету (P9) не обнаружили. Но расчеты убедительные, и научное сообщество с интересом восприняло гипотезу Брауна и Батыгина. "По этому поводу продолжаются дебаты, мнения разделились примерно поровну. Многие считают, что эта аномальная концентрация перигелиев — следствие наблюдательной селекции. Буквально три астрономические службы могут следить за очень далекими ТНО, причем только в определенных областях небесной сферы. Но я склонен верить Брауну и Батыгину, их аргументы довольно серьезные", — комментирует профессор Вячеслав Емельяненко из отдела исследований Солнечной системы Института астрономии РАН.
Других данных нет. Воздействие на Нептун и Уран слишком слабое, чтобы его заметить. Константин Батыгин сообщил РИА Новости: "Группы в Лаборатории реактивного движения и во Франции пытались вычислить местоположение Девятой планеты по существующим эфемеридам, но ее влияние настолько мало, что его можно использовать лишь для исключения определенных областей неба, а не для обнаружения".
Как выглядит Девятая планета и где она
Недавно Браун и Батыгин опубликовали препринт с уточнением параметров Девятой планеты. Для анализа они отобрали 11 далеких ТНО, отбросив объекты рассеянного диска — особой популяции тел, разбросанных Непутном, когда он мигрировал из внутренних областей Солнечной системы. "Со временем мы поняли, что динамически стабильные объекты пояса Койпера (те, которые не подходят к Солнцу ближе чем на 42 астрономические единицы) убедительнее свидетельствуют о гравитации Девятой планеты. Орбиты объектов с меньшим перигелием загрязняются из-за хаотического взаимодействия с Нептуном", — поясняет Константин Батыгин. Ученые провели множество численных симуляций и установили, что масса гипотетической планеты меньше, чем считали ранее: 6,2 земной, и она несколько ближе. Для уточнения элементов орбиты авторы использовали очень интересную идею.
"Гравитация Девятой планеты не только ограничивает далекие KBO, но также переносит объекты из внутреннего облака Оорта в далекую Солнечную систему. Если P9 существует (почти уверен, что это так), далекий пояс Койпера представляет собой смесь выброшенных из него объектов и внедренных из облака Оорта. Это помогло уточнить орбиту P9. В частности, она должна быть более эксцентричной, чем мы думали ранее", — продолжает ученый.
Поскольку диаметр и альбедо — коэффициент отражения солнечного света от поверхности — планеты неизвестны, ее блеск оценили в очень широком диапазоне исходя из массы. Вероятно, она несколько ярче, чем получалось по предыдущим расчетам. При блеске 20-24 ее сможет увидеть восьмиметровый широкоугольный телескоп Обсерватории имени Веры Рубин — LSST, строящийся в горах Чили. Если планета меньше и темнее, потребуются более чувствительные инструменты.
Будь такая крупная планета ближе к перигелию, мы давно бы ее обнаружили. Скорее всего, она в афелии — в самой удаленной части орбиты. Но где именно? "Положение Девятой планеты точно не рассчитать, но можно определить области ее наиболее вероятного местонахождения", — говорит автор гипотезы. В статье есть такая карта. К сожалению, она накладывается на плоскость Млечного Пути, где очень высокая концентрация звезд. Учитывая громадную удаленность, слабую светимость объекта и отсутствие десятиметровых телескопов, совершить открытие будет очень непросто.
Откуда в Солнечной системе еще одна планета
Судя по массе, Девятая планета может быть суперземлей либо мининептуном — реальный Нептун в 17,2 раза массивнее Земли. Оба класса экзопланет весьма распространены в других звездных системах. Но объяснить их происхождение в Солнечной системе проблематично. "Классические теории предполагают, что протопланетный диск заканчивается где-то на орбите Нептуна в 30 астрономических единиц. Дальше между 40 и 50 астрономическими единицами — пояс Койпера из малых тел. Самая популярная гипотеза — аккреционная — не допускает образование столь массивной планеты так далеко, на расстояниях 300 астрономических единиц и более. В то же время у других звезд протопланетные диски достигают тысячи астрономических единиц", — говорит Вячеслав Емельяненко.
Он с коллегами придерживается гипотезы гравитационной неустойчивости, которая предполагает существование либо Девятой планеты, либо пояса из мелких тел, планетезималей. Браун и Батыгин допускают, что планета типа суперземля могла быть захвачена из близко проходившей звездной системы. "Это маловероятно, — полагает профессор. — Хороших статей на эту тему нет. Тем более что в последней работе они предлагают орбиту с довольно маленьким эксцентриситетом — 0,2, почти круговую. А захватить на такую из другой системы крайне трудно".
Как увидеть такой далекий объект
Мы можем наблюдать и исследовать объекты в других звездных системах, галактиках и скоплениях галактик, включая те, что родились в ранней Вселенной. Мы доказали существование черных дыр, уловив гравитационные волны от их слияния на детекторе LIGO. Но Солнечную систему, где мы обитаем, не исследовали и наполовину. Самый удаленный от Земли космический зонд "Вояджер-2" за 44 года пролетел всего 154 астрономические единицы. Единственный аппарат, проследовавший мимо объектов пояса Койпера, — New Horizons.
Не лучше дела и с наземными службами. Чтобы открыть Девятую планету и далекие ТНО, необходима программа длительных наблюдений на очень чувствительных инструментах. Удаленные тела движутся очень медленно, поэтому участок неба, где они предположительно могут быть, нужно снимать много недель и месяцев. Поиск же по архивным записям занимает до нескольких лет.
В мире очень мало обзоров, способных открывать объекты пояса Койпера. Кстати, саму эту область обнаружили совсем недавно — в 1992 году. В России это мог бы делать шестиметровый телескоп БТА на Большом Кавказе, но он специализируется на спектрах очень далеких источников Вселенной. Сейчас все надежды на обсерваторию LSST, которая заработает в 2023-м. Там займутся в том числе поиском Девятой планеты.
