Девятая планета
Астроном Дмитрий Вибе о Нептуне, устройстве Солнечной системы и Плутоне
История разговоров о девятой планете началась с того момента, как стала понятна общая архитектура Солнечной системы. Первым шагом к постижению этой проблемы было открытие Нептуна, когда наблюдения за Ураном в XVIII — начале XIX века указали, что в его движении имеются закономерности, которые невозможно объяснить наличием известных масс в Солнечной системе. Исследование этих погрешностей показало, что в Солнечной системе существует еще как минимум одно массивное тело, орбита которого уже предсказана.
В 1846 году открыли Нептун, но открытие принесло положительный и отрицательный результат. С одной стороны, это был триумф теории тяготения, а с другой стороны, выяснилось, что наличие Нептуна полностью не объясняет аномалии в движении Урана. Поэтому у ученых возникла мысль о других массивных телах за пределами орбиты Нептуна. Известная история, связанная с попытками объяснить движение Урана, — это поиски планеты Икс, которыми некоторые ученые занимались в конце XIX — начале XX века. Самым известным из этих ученых был американец Персиваль Лоуэлл, который организовал специальную программу по поискам планеты Икс, в результате которой в 1930 году открыли планету Плутон. Когда Плутон был открыт, его параметры сравнили с ожидаемыми габаритами планеты Икс, которая своим тяготением должна была возмущать движение Урана. В итоге выяснилось, что Плутон на роль планеты Икс не подходит.
В будущем оказалось, что проблемы с аномалиями в движении Урана нет, потому что изначально неверно оценили массу Нептуна. На время казалось, что вопрос о девятой планете был закрыт, а за орбитой Плутона нет ничего такого, что привлекало бы наше внимание. Однако в 1992 году история сделала очередной поворот, так как в этом году открыли первый транснептуновый объект, который, помимо Плутона, обращается вокруг Солнца дальше, чем Нептун. Это стало первым шагом к открытию группы тел, которые сейчас называют транснептуновыми объектами или поясом Койпера. Открытие пояса Койпера не закончилось в 1992 году. За первым объектом последовал второй, третий, четвертый, и сейчас в транснептуновой области известно несколько тысяч объектов. В 2006 году выяснили, что Плутон не является полноценной планетой, а на самом деле это первый открытый объект пояса Койпера. Открытие пояса Койпера сделало вопрос о существовании девятой планеты актуальным, потому что наличие за орбитой Нептуна множества малых тел указывает на возможное присутствие неизвестных нам планет в этой области.
До определенного момента все особенности движения объектов пояса Койпера объяснялись их гравитационным взаимодействием с известными планетами Солнечной системы, в первую очередь с Нептуном. Со временем выясняли, что в некоторых орбитах объектов пояса Койпера наблюдаются закономерности, которые только воздействием Нептуна объяснить не удается. Пояс Койпера является составным объектом, он содержит в себе несколько групп транснептуновых объектов, которые различаются по своим орбитальным характеристикам. Наиболее простой компонент пояса Койпера — классический пояс Койпера, включающий в себя объекты, которые вращаются вокруг Солнца по почти круговым орбитам в том же направлении и плоскости, что и большие планеты Солнечной системы. Классический пояс Койпера представляет собой остаток того газопылевого диска, из которого сформировалась Солнечная система. Кроме классического пояса Койпера существуют еще объекты, которые находятся в резонансе с Нептуном. Наиболее известный резонансный объект — Плутон. Он находится в резонансе 3 к 2 с Нептуном. Не считая Плутона, есть еще тела, которые тоже относятся к этой группе. Движение классического пояса Койпера и движение резонансных объектов объясняются их взаимодействием с Нептуном.
Существует третья группа тел — рассеянный диск, объекты рассеянного пояса Койпера. Это объекты, которые находятся на вытянутых орбитах, и в афелии — самой дальней точке орбиты от Солнца — они находятся на расстоянии многих десятков и сотен астрономических единиц. При этом изначально объекты рассеянного пояса в максимальном сближении с Солнцем оказывались рядом с Нептуном, поэтому их нахождение на вытянутых орбитах тоже объяснялось взаимодействием с Нептуном. Затем последовали открытия объектов, которые в перигелии — ближайшей точке к Солнцу — не подходят к нему на расстояние больше 40 астрономических единиц, что далеко от Нептуна. Радиус орбиты Нептуна — 30 астрономических единиц. В 2004 году начались открытия транснептуновых объектов, находившихся на больших расстояниях от Солнца. Первым таким объектом стал транснептуновый объект Седна, который не приближается к Солнцу больше чем на 76 астрономических единиц. Объяснить нахождение Седны и других подобных объектов на таких орбитах невозможно взаимодействием с Нептуном.
На этом этапе опять возникает мысль о том, что в Солнечной системе есть неизвестные нам тела. В контексте Седны и других транснептуновых объектов впервые эту мысль сформулировали Чедвик Трухильо и Скотт Шепард в 2014 году. Они обратили внимание, что, если рассматривать рассеянный диск вообще, мы не видим в нем закономерностей, но если начать отдельно рассматривать объекты на самых вытянутых орбитах с большими расстояниями в перигелии — объекты, которые плохо чувствуют гравитационное воздействие Нептуна, — то орбиты таких объектов ориентированные, а не хаотические. В их ориентации есть определенная закономерность, которая требует наличия некоего дирижера, который бы скрывался дальше, чем сами объекты, и своим тяготением заставлял бы их ориентироваться в пространстве.
Эта концепция девятой планеты получила широкую известность после публикации в 2016 году работы Константина Батыгина и Майкла Брауна, в которой они показали, что не только особенная ориентация орбит далеких транснептуновых объектов, но и некоторые закономерности устройства пояса Койпера объясняются наличием в Солнечной системе еще одного крупного тела, по массе в несколько раз превышающего Землю. Это тело своим тяготением заставляет ориентироваться орбиты транснептуновых объектов определенным образом. Возмущениями от этого тела объясняются необычные объекты пояса Койпера, которые находятся на орбитах с большими наклонениями к плоскости эклиптики. И гравитационное воздействие этой планеты позволяет объяснить, почему плоскость эклиптики и плоскость вращения Солнца не совпадают между собой, а различаются на 6–7 градусов.
Работа Батыгина и Брауна получила большую известность, поэтому после их публикации организовали несколько наблюдательных программ и исследований, согласно которым наличие девятой планеты Солнечной системы представляется достоверной идеей. При этом до сих пор никто эту планету не видел. Программы ее поисков ведутся, но ни одна из них не дала результата. Существуют некоторые интервалы параметров этой планеты, которые облегчают поиск, но никаких изображений этой планеты нет. Факт отсутствия изображений оставляет свободу для альтернативных концепций, которые продолжают появляться.
Одно из объяснений природы девятой планеты может состоять в том, что планеты не существует. Рассматриваются такие явления, как коллективные гравитационные эффекты в поясе Койпера, когда взаимную ориентацию орбит объектов объясняют их собственным взаимным тяготением, а не взаимодействием с дополнительным источником тяготения. Существуют предположения, что аномалии могут быть связаны с событиями в недалеком прошлом Солнечной системы, когда происходило ее сближение с другой звездой. Также в некоторых работах рассматриваются экзотические объяснения, согласно которым мы просто неверно интерпретируем результаты наблюдений, потому что неправильно представляем себе работу закона всемирного тяготения.
Окончательный ответ на все вопросы появится только после реальных фотографий девятой планеты. Один из перспективных проектов, который может решить эту проблему, — Большой синоптический телескоп. Через несколько лет он должен начать работать в Чили. В задачу этого телескопа будет входить обзор неба с целью поиска движущихся и меняющихся объектов. Главная трудность в том, что девятая планета, если она существует и ее параметры отвечают предсказаниям, является тусклым объектом, который трудно обнаружить имеющимися инструментами. Объектив Большого синоптического телескопа превышает 8 метров, поэтому есть надежды, что тайна девятой планеты при помощи этого телескопа будет раскрыта, если эта планета существует.
#Hypotheses@galactures
