[Перевод] Почему астрономы сомневаются, что в Солнечной системе есть неоткрытая Девятая планета
Привет, читатель! Меня зовут Ирина, я веду телеграм-канал об астрофизике и квантовой механике «Quant».
Наверняка, многие слышали о Девятой планете, которая пока не обнаружена, но имеет большое влияние на поведение объектов Солнечной системы. Некоторые астрономы согласны с этой гипотезой и тщательно осматривают космическое пространство в поисках Девятой планеты, другие отрицают эту гипотезу и приводят свои доказательства в пользу этого.
Сегодня я подготовила перевод статьи, в которой отрицается существование Девятой планеты, и тому приводятся аргументы.
Приятного чтения!
Представление художника о гипотетической планете с далеким Cолнцем.
Девятая планета — это теоретическая неоткрытая гигантская планета в таинственных дальних уголках нашей Солнечной системы.
Гипотеза о существовании Девятой планеты объясняет все — от наклона оси вращения Солнца до очевидного скопления на орбитах маленьких ледяных астероидов за Нептуном.
Но существует ли на самом деле Девятая планета?
Открытия на краю нашей Солнечной системы
Пояс Койпера — это совокупность небольших ледяных тел, которые вращаются вокруг Солнца за пределами Нептуна на расстояниях, превышающих 30 а.е. (одна астрономическая единица или а.е. — это расстояние между Землей и Солнцем). Размер объектов пояса Койпера (ОПК) варьируются от крупных валунов до 2000 км в поперечнике. ОПК — это оставшиеся маленькие кусочки планетного материала, которые не были использованы для формирования планет, равно как и пояс астероидов.
Открытия, сделанные в ходе самого успешного на сегодняшний день исследования пояса Койпера — исследования происхождения внешней Солнечной системы (OSSOS), — дают более хитрое объяснение орбитам, которые мы видим. Было обнаружено, что многие из этих ОПК имеют очень эллиптические и наклонные орбиты, такие как у Плутона.
Математические расчеты и детальное компьютерное моделирование показали, что орбиты, которые мы видим в поясе Койпера, могут быть созданы только в том случае, если Нептун первоначально сформировался на несколько а.е. ближе к Солнцу и мигрировал наружу на свою нынешнюю орбиту. Миграция Нептуна объясняет распространенность высокоэллиптических орбит в поясе Койпера и может объяснить все орбиты ОПК, которые мы наблюдали, за исключением нескольких ОПК на экстремальных орбитах, которые всегда остаются по крайней мере на 10 а.е. дальше Нептуна.
Второй объект пояса Койпера (после Плутона) — 1992 QB1— был открыт в 1992 году американскими астрономами Дэвидом Джевиттом и Джейн Луу с помощью 2,2-метрового телескопа в Мауна-Кеа на Гавайях.
Доказывает ли это существование Девятой планеты?
Эти экстремальные орбиты лучше всего подтверждают существование Девятой Планеты. Первые несколько из них были открыты только в одном квадранте Солнечной системы. Астрономы ожидают увидеть орбиты с различными ориентациями, если только их не ограничивает внешняя сила. Обнаружение нескольких крайних ОПК на орбитах, направленных в одном направлении, было намеком на то, что что-то происходит. Две отдельные группы исследователей подсчитали, что только большая, очень далекая планета может удерживать все орбиты, ограниченные частью Солнечной системы, отсюда и родилась теория Девятой планеты.
Согласно теории, Девятая планета в 5–10 раз массивнее Земли, а ее орбита колеблется в пределах 300–700 а.е. Было опубликовано несколько предсказаний ее местоположения в Солнечной системе, но ни одна из поисковых групп до сих пор не обнаружила ее. После четырехлетних поисков все еще есть только косвенные доказательства в пользу существования Девятой планеты.
Поиск ОПК
Поиск ОПК требует тщательного планирования, точных расчетов и внимательного наблюдения. Я (Samantha Lawler) являюсь частью OSSOS, совместной работы 40 астрономов из восьми стран. Мы использовали канадско-франко-гавайский телескоп в течение пяти лет, чтобы обнаружить и отследить более 800 новых ОПК, почти удвоив число известных ОПК с хорошо измеренными орбитами. ОПК, обнаруженные OSSOS, варьируются по размерам от нескольких до более чем 100 км, а по дальности обнаружения — от нескольких до более чем 100 а.е., причем большинство из них находится на уровне 40–42 а.е. в основной части пояса Койпера.
ОПК не излучают свой собственный свет: эти маленькие ледяные тела отражают только свет Солнца. Таким образом, если вы переместите ОПК в 10 раз дальше, его станет видно в 10 000 раз хуже. И в силу законов физики, ОПК на эллиптических орбитах будут проводить большую часть времени в самых отдаленных частях своих орбит. Таким образом, легко найти ОПК на эллиптических орбитах, когда они близки к Солнцу и ярки, но большую часть времени они проводят вдали, где они менее заметны.
Это означает, что ОПК на эллиптических орбитах трудно обнаружить, особенно экстремальные, которые всегда находятся относительно далеко от Солнца. На сегодняшний день найдено лишь несколько из них, и с помощью современных телескопов мы можем обнаружить их только тогда, когда они находятся вблизи перицентра — ближайшей точки к Солнцу на своей орбите.
Это приводит к еще одной трудности, которая исторически игнорировалась во многих исследованиях: ОПК в каждой части Солнечной системы могут быть обнаружены только в определенное время года. Наземные телескопы дополнительно ограничены сезонной погодой, причем открытия наименее вероятны во время облачных, дождливых или ветреных условий. Открытия ОПК также гораздо менее вероятны вблизи плоскости галактики Млечный Путь, где бесчисленные звезды затрудняют поиск неярких, ледяных странников.
Все известные ОПК с орбитами больше 250 а.е. Орбиты ОПК, обнаруженные OSSОS и DES, располагаются во многих направлениях; предыдущие исследования с неизвестными уклонами обнаружили их в том же направлении.
Корректирование смещений
OSSOS обнаружил несколько новых экстремальных ОПК, половина из которых находится за пределами ограниченной области и статистически согласуется с равномерным распределением. Новое исследование подтверждает некластеризованные открытия OSSOS. Группа астрономов, используя данные исследования темной энергии (DES), обнаружила более 300 новых ОПК без кластеризации орбит. Так что теперь два независимых исследования — оба из которых тщательно отслеживали и сообщали о смещениях при обнаружении экстремальных ОПК — не нашли никаких доказательств кластеризации орбит.
Все экстремальные ОПК, которые были обнаружены до OSSOS и DES, были получены из исследований, которые не полностью сообщают об их отклонениях в направлении. Таким образом, мы не знаем, были ли все эти ОПК обнаружены в одном и том же квадранте Солнечной системы, потому что они на самом деле ограничены, или потому, что никакие исследования не искали достаточно глубоко в других квадрантах. Мы провели дополнительные симуляции, которые показали, что если наблюдения производятся только в один сезон с одного телескопа, то экстремальные ОПК, естественно, будут обнаружены только в одном квадранте Солнечной системы.
Далее, проверяя теорию Девятой планеты, мы подробно рассмотрели орбиты всех известных «экстремальных» ОПК и обнаружили, что все, кроме двух самых высоких ОПК в перицентре, могут быть объяснены известными физическими эффектами. Эти два ОПК являются аномальными, но наше предыдущее детальное компьютерное моделирование пояса Койпера, которое включало гравитационные эффекты Девятой планеты, произвело набор «экстремальных» ОПК с перицентрами плавно варьирующимися от 40 до более чем 100 а.е.
Эти симуляции предполагают, что должно быть много ОПК с перицентрами, такими же большими, как два аномальных, но также много ОПК с меньшими перицентрами, которые можно намного легче обнаружить. Почему открытия на орбите не совпадают с предположениями? Ответ может заключаться в том, что теория Девятой планеты не соответствует подробным наблюдениям.
Наши тщательные наблюдения обнаружили ОПК, которые не ограничены Девятой планетой, и наши симуляции показывают, что пояс Койпера должен содержать и другие орбиты, в отличие от тех, которые мы наблюдаем, если Девятая планета существует. Для объяснения экстремальных ОПК с высоким перицентром необходимо использовать другие теории, и в научной литературе нет недостатка в предлагаемых теориях.
Много красивых и удивительных объектов еще предстоит обнаружить в таинственной внешней Солнечной системе, но я не верю, что Девятая планета — одна из них.
