01.03.2021. - Как ищут таинственную Девятую планету

Как ищут таинственную Девятую планету

Странные вещи происходят в окрестностях нашей Солнечной системы. Космический объект, масса которого в десять раз больше Земли, притягивает к себе другие космические тела. Что это – планета или что-то другое? Персиваль Ловелл ошибался много раз. Автор путевых очерков и предприниматель XIX века – сказочно богат, в неизменном костюме-тройке с элегантными усами – как-то прочитал книгу о Марсе и решил стать астрономом. В течение ближайших десятилетий он выдвинул ряд невероятных гипотез.

Он был убежден в существовании марсиан и думал, что нашел их. Странные линии, которые заметили на Марсе другие астрономы, он считал каналами, построенными цивилизацией, в отчаянной попытке выжить пытается получить воду из полярных ледяных шапок. На свое состояние он построил обсерваторию, чтобы рассмотреть их лучше. Оказалось, что это – оптическая иллюзия, которую создают горы и кратеры Марса, если смотреть на них сквозь низкокачественные телескопы.

Ловелл также считал, что Венера окружена тонкими шпилями, которые выходят из центра планеты. Теперь предполагают, что это были тени на стекле телескопа от его собственной радужки. Но больше всего Ловелл мечтал обнаружить девятую планету в нашей Солнечной системе – гипотетическую “планету Х”, которую тогда считали ответственной за неправильные орбиты отдаленных от Солнца планет – Урана и Нептуна. Поиски фантомного космического гиганта заняли последние годы его жизни – и после нескольких нервных срывов он умер в возрасте 61 года. Ловелл не знал, что и в 2021 году поиски загадочной планеты еще продолжатся.

Ложный след

В продолжение дела своей жизни Ловелл оставил в завещании миллион долларов. И после непродолжительной судебной баталии с его вдовой Констанции Ловелл, его обсерватория продолжила поиски.

Через 14 лет, 18 февраля 1930, рассматривая два снимка звездного неба, молодой астроном заметил небольшую пятно. Это был крошечный мир. Он нашел Плутон, который некоторое время и считали неуловимым планетой X.

В 2006 году Плутон понизили до статуса карликовой планеты, с тех пор Солнечная система состоит из восьми планет

К сожалению, это была не она. Плутон был слишком маленьким, чтобы сдвинуть Нептун и Уран из своих «законных» орбит.

Окончательный удар по планете Х нанес 1989 году космический корабль Voyager 2, который проходя мимо Нептуна обнаружил, что он в разы легче, чем предполагали.

Это означало, что “странные” орбиты этих двух планет были абсолютно нормальными. Ловелл начал поиски, потребности в которых не было.

Одновременно с тем Voyager 2 заложил основу для другой концепции скрытой планеты.

Миссия сделала еще одно выдающееся открытие – существование пояса Койпера. Этот космический бублик с замороженных объектов, выходит за пределы орбиты Нептуна, является одним из крупнейших образований в нашей Солнечной системе.

Он содержит сотни тысяч объектов, каждый из которых более 100 км в диаметре, а также до триллиона комет.

Вскоре ученые поняли, что Плутон вряд ли является единственным крупным объектом на краю Солнечной системы – и начали сомневаться, можно ли его вообще считать планетой.

Затем они обнаружили “Седну” (примерно на 40% меньше Плутона), “Кваоар” (примерно вдвое меньше Плутона) и “Эрида” (почти такого же размера, как Плутон). Стало ясно, что нужно новое определение.

В 2006 году Международный астрономический союз проголосовал за понижение статуса Плутона, как и новых находок, к “карликовых планет”.

Профессор планетарной астрономии из Калифорнийского технологического института Майк Браун, руководивший командой исследователей, назвал себя “человеком, который убил Плутон”.

Девятой планеты больше не существовало вновь.

Призрачный следует

В то же время открытия этих объектов выявило важный новый след в поиске скрытой планеты.

Оказывается, Седна движется не так, как все ожидали. Ее орбита такова извилистой, что последний раз на своем нынешнем месте она была 11000 лет назад, когда люди только изобрели сельское хозяйство.

Персиваль Ловелл построил обсерваторию в Флагстаффе в штате Аризона, чтобы найти марсиан. Но в конце концов с помощью нее обнаружили Плутон.

Похоже, что-то тянет Седну вон из ее орбиты.

В 2016 году Майк Браун, убил Плутон, вместе со своим коллегой Константином Батыгин из института Caltech, выдвинул теорию о существовании массивной планеты в пять-десять раз большей Земли.

Они заметили, что какая-то сила тянет не только Седну, но и еще несколько планет, и тянет их всех в одном направлении.

Ученые подсчитали, что вероятность случайного притяжения всех шести объектов в одном направлении равна 0,007%.

Вместо этого они предположили, что Девятая планета оставила свой призрачный след во внешней части Солнечной системы. Она искажает орбиты окружающих объектов своим гравитационным полем.

Число космических объектов, которые соответствуют странном орбитальном рисунка и наклона, продолжает расти. “Теперь мы имеем 19 таких космических тел”, – отмечает Батыгин.

Хотя гипотетическую планету еще никто не видел, несколько ученые уже предполагают о ней. Как и в других небесных тел с поясом Койпера, орбита Девятой планеты такая искаженная, что ее дальняя точка будет вдвое превышать ближайшую.

Расстояние от Солнца до самой далекой точки ее орбиты – в 600 раз больше, чем расстояние от Солнца до Земли, а до ближайшей точки – в 300 раз.

Ученые также считают, что она имеет твердое ядро и покрыта льдом, как Уран или Нептун.

Другой вопрос – откуда появилась Девятая планета.

Согласно первой гипотезе, она образовалась на том месте, где теперь и находится. Однако Батыгин считает эту теорию маловероятной, так как для этого нужно, чтобы в начале своего существования Солнечная система уже простиралась до этой отдаленной области.

Можно также предположить, что Девятая планета является инопланетным самозванцем, которого Солнце “украло” у другой звезды.

По мнению Батыгин, наиболее вероятный сценарий является. Планета сформировалась гораздо ближе к Солнцу, когда Солнечная система только начинала формироваться из окружающей газа и пыли.

“А потом ее вместе с собой вовлекла гигантская планета, Юпитер или Сатурн, а впоследствии ее орбиту изменили звезды, которые проходили мимо”, – объясняет ученый.

Хорошо спряталась

Конечно, все это порождает очевидный вопрос – если Девятая планета действительно существует, почему ее до сих пор никто не видел.

Дело в том, что астрономы обычно ищут целый класс объектов на достаточно широком пространстве. Но охота на один конкретный объект, расположенный на крохотном участке неба – это совершенно другое дело.

“Сейчас единственный телескоп, способный рассмотреть Девятую планету, это телескоп Subaru”, – объясняет Батыгин. Это – 8,2-метровый гигант, расположенный на вершине спящего вулкана Маунакеа на Гавайях, способен улавливать даже слабый свет далеких небесных тел.

Это идеально, поскольку таинственная планета расположена так далеко, вряд ли она будет отражать много солнечного света.

“Итак, у нас есть только одна машина, которая может помочь, и мы получаем доступ к ней в течение трех ночей в год”, – говорит Батыгин.

“Хорошая новость заключается в том, что в ближайшие годы появится телескоп Vera Rubin (его сейчас строят в Чили), который систематически сканировать небо каждые несколько ночей.

Загадочная альтернатива

Впрочем, возможно, планету вообще никогда не обнаружат, так как это может быть вовсе и не планета, а, например, черная дыра.

Ища Девятую планету, телескоп Subaru на Гавайях уже заметил удаленный известный объект в нашей Солнечной системе, который получил прозвище Farfarout.

“Все доказательства существования этого объекта является гравитационными”, – говорит Джеймс Анвин, профессор физики из Университета Иллинойса в Чикаго. Однако мощное гравитационное поле создают не только планеты, отмечает ученый.

Альтернативой Девятой планеты может быть небольшой шарик ультраконцентрованного темного вещества или первоначальная черная дыра.

Черные дыры являются одними из самых плотных объектов во Вселенной. А потому, по мнению Анвин, они вполне способны искривлять орбиты удаленных объектов во внешней Солнечной системе.

Первобытные черные дыры гораздо менее изучены, чем обычные. Их никогда не наблюдали, но, как полагают, они возникли в горячем мареве энергии и материи, которое образовалось в первую секунду после Большого взрыва.

В этом неравномерном среде некоторые части Вселенной могли стать такими плотными, что сжались в крошечные карманы с массой планеты.

Стоит ли нам волноваться? И может открытия черной дыры быть даже более захватывающим, чем открытие неизвестной планеты?

Во-первых, черные дыры невозможно увидеть с помощью одного телескопа, который существует сейчас, ведь они такие плотные, что совершенно не пропускают свет. Единственной подсказкой о существовании черной дыры, если смотреть прямо на нее, может быть крошечная щель в одеяле звезд на ночном небе.

Похоже, это вполне соответствует условиям нашей задачи. Масса такой черной дыры могла бы быть такой же, как и в гипотетической Девятой планеты – в 10 раз больше земной. Но размер ее не преувеличивал бы обычный апельсин.

Чтобы найти апельсин в Солнечной системе, нужна изрядная изобретательность.

Пока ученые предлагают искать гамма-лучи, которые излучают объекты, попадая в черные дыры. Другая идея заключается в запуске сотни крошечных космических зондов. Если повезет, они могли бы пройти достаточно близко к черной дыре, а ее притяжения повлекло бы заметное ускорение их движения.

Запустить такие зонды в дальние части Солнечной системы можно было бы с помощью системы лазеров. Они разогнали бы их до скорости в 20% от скорости света. Меньше скорость означало бы, что эксперимент растянулся бы на сотни лет.

В конце концов, такие космические корабли будущего уже разрабатывают для другого амбициозного проекту – Breakthrough Starshot. Его цель запустить корабли к звездной системы Альфа Центавра, которая расположена в 4,37 светового года от нас.

Впрочем, даже если бы мы обнаружили на краю Солнечной системы черную дыру, а не планету, по мнению Анвин, повода для паники нет.

“В центре нашей галактики существует сверхмассивная черная дыра, – объясняет ученый. – Но она не угрожает нашей Солнечной системе, так как последняя находится на стабильной орбите вокруг дыры”.

Итак, хотя первоначальная черная дыра и всасывает в себя все, что попадается ей на пути, Земля и другие планеты Солнечной системы никогда не приблизились бы к ней.

В 2019 году телескоп Event Horizon (EHT) зафиксировал изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре галактики M 87.

Хотя черные дыры звездной массы и первобытные черные дыры одинаковы по сути, последние неизвестные ученым – их никогда не проявляли.

Разница в масштабах может вызвать достаточно причудливые явления.

“Процессы в маленьких черных дырах является интереснее то, что происходит в больших черных дырах”, – отмечает Якуб Шольц, исследователь из Университета Турина. Он также является сторонником идеи, что таинственную гравитацию на краю Солнечной системы вызывает черная дыра, а не планета.

Одним из примеров таких странных явлений является процесс с метким названием “спагеттификация”. Представим, что астронавт подошел слишком близко к горизонту событий черной дыры – точки, с которой нет возврата и за которую не проникает свет, – и упал головой вниз в нее.

Разница в гравитационных силах, действующих на его голову и ноги была бы так велика, что тело астронавта растянуло бы, как спагетти.

Чем меньше дыра, тем сильнее был бы этот эффект. Речь идет о относительные расстояния, объясняет Шольц.

Если ваш рост примерно два метра и вы падаете через горизонт событий, расположенный в метре от центра первоначальной черной дыры, разница между расположением вашей головы и ног является большей относительно размера черной дыры.

Это означает, что вас растянет гораздо больше, чем если бы вы попали в большую черную дыру, длина которой составляет миллион километров.

Ученые уже видели спагеттификация с помощью телескопа, когда звезда приблизилась к большой черной дыры, расположенной в 215 миллионах световых лет от Земли, и была разорвана (ни один астронавт не пострадал).

Но если в нашей Солнечной системе есть первоначальная черная дыра, астрофизики могли бы изучать ее поведение вблизи.

Пока Анвин и Шольц ищут первоначальную черную дыру для экспериментов с ней, Батыгин так же мечтает об открытии гигантской планеты. Ученый ссылается на тот факт, что планеты с массой гипотетической Девятой планеты являются самыми распространенными в галактике.

“Большинство экзопланет, вращающихся вокруг звезд, имеют этот странный диапазон размера: они больше Земли, но заметно меньше Нептун и Уран”, – говорит исследователь.

Если ученые все же обнаружат таинственную планету, они сделают огромный шаг к пониманию этих распространенных в галактике небесных тел.

Время покажет, станут последние поиски успешнее попытки Ловелла. Но Батыгин уверен, что миссии исследователей – разные. “Все гипотезы очень разными как с точки зрения данных, которые они пытаются объяснить, так и с точки зрения методов объяснения”, – добавляет ученый. В любом случае, поиск легендарной девятой планеты уже помог расширить наше понимание Солнечной системы. Кто знает, что еще нам удастся обнаружить, пока охота на планету не завершится.

Источник