Планета Нептун была открыта 180 лет назад
© Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images
С тех пор, как астрономы исключили Плутон из числа планет, в Солнечной системе их осталось восемь. С момента обнаружения Нептуна в XIX веке ученые ни на год не переставали искать за ним новые объекты. В последние десятилетия эти поиски оживились: во внешней Солнечной системе удалось заметить аномалии, будто на астероиды и карликовые планеты воздействует невидимое, но очень далекое и тусклое тело. О том, существует ли девятая планета и как ее ищут астрономы, — в материале «Газеты.Ru».
Измерить небо
В былые века астрономия воплощала триумф человеческого разума и познания. Небо, при беглом взгляде загадочное и неизведанное, было измерено и посчитано. Благодаря открытиям Ньютона и Кеплера в XVII веке люди смогли точно предсказывать движения планет. В 1820-х годах астрономы заметили аномалию: небольшое расхождение между наблюдаемой позицией Урана на небе и предсказанной формулами.
Поскольку формулы считались идеальными, расхождения объясняли наличием еще одной неучтенной, восьмой планеты, влияющей на Уран гравитацией. Математики Адамс Куч и Урбен Леверье сумели вычислить ее примерную позицию, и 23 сентября 1846 года Готтфрид Галле обнаружил Нептун в телескоп Берлинской обсерватории. Он находился меньше чем в одном градусе от предсказанной точки.
С той поры астрономия пережила много событий. Например, триумф разума и познания обернулся экзистенциальным кризисом. Сначала Эйнштейн доказал, что мир, пространство и время устроены совсем не так, как кажется, а к концу XX века астрономы уперлись в, скорее всего, фундаментально неразрешимую загадку в виде Большого взрыва. Поскольку до него, по большинству современных представлений, не существовало времени, то невозможно задать вопрос, что существовало до него и что его породило.
Поиски планет тоже продвинулись вперед. В 1930 году была обнаружена еще одна планета, Плутон. Способ, однако, был совсем другим: Плутон слишком мал, чтобы астрономы тех лет могли вычислить его по гравитационному взаимодействию. Вместо этого они просеивали сотни снимков неба через компаратор, — подобие киноаппарата. В него загружали два снимка одинакового участка неба и быстро переключали кадры, чтобы найти сдвинувшиеся звезды, то есть, планеты или астероиды.
К началу XXI века подобных Плутону объектов удалось найти так много, что пришлось пересмотреть определение понятия «планета» и лишить Плутон этого статуса. Планет Солнечной системы снова стало восемь, но астрономы никогда не оставляли мысль, что за Нептуном есть еще одно крупное тело, скрытое от взгляда.
Поиски девятой планеты продолжаются до сих пор, обоими способами: путем анализа снимков и по следам гравитационного воздействия. И за последний десяток лет второй способ дал некоторые плоды, или, скорее, надежду их найти.
Источник аномалий
В 2016 году астрономы знаменитого Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майк Браун опубликовали статью, в которой изложили доказательства в пользу существования за орбитой Нептуна планеты примерно в 5-10 раз массивнее Земли. По их оценке, она вращается по сильно вытянутой, эллиптической орбите, на средней дистанции в 600-900 астрономических единиц. Одна единица равна дистанции от Земли до Солнца, а дистанция в 600-900 астрономических единиц означает, что она в 20-30 раз удаленнее от Солнца, чем Нептун. Полный оборот этой предполагаемой планеты вокруг Солнца должен занимать 10-20 тысяч земных лет, что означает, что она ни разу не завершила круг за время существования человеческой цивилизации.
Исследование Батыгина и Брауна было не первым в своем роде. Довольно давно астрономы замечали ряд аномалий во внешней Солнечной системе. Например, орбиты известных транснептуновых объектов — астероидов и карликовых планет — должны быть распределены относительно случайно. Однако наблюдения показали, что они сгруппированы, будто какое-то массивное тело регулярно воздействует на них силой тяжести.
Другая аномалия — гигантский эксцентриситет (вытянутость) орбиты транснептуновой карликовой планеты Седна. Ее перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты) равен 76 астрономическим единицам, в полтора раза дальше Плутона, однако ее афелий (самая удаленная от Солнца точка орбиты) превышает 1000 астрономических единиц. Это ненормально: тела, которое сформировались из изначального протопланетного облака, должны вращаться по относительно круглым орбитам в плоскости эклиптики, как Земля, Марс и остальные планеты. Миграция на другие орбиты происходит из-за гравитационного воздействия: космические зонды регулярно используют гравитационные маневры для набора скорости, а близкий пролет кометы у Юпитера способен ускорить ее настолько, что она покинет Солнечную систему. Но Седна, как кажется астрономам, находится слишком далеко от Нептуна, чтобы он был причиной аномалии.
То же самое касается орбит некоторых транснептуновых объектов, которые имеют большое наклонение орбиты, то есть, сильно выбиваются из плоскости эклиптики, а подчас вращаются перпендикулярно ей, «поперек» Солнечной системы». Сами собой они там оказаться не могли, и должны были быть выброшены на такие орбиты каким-то массивным телом.
Гипотетическая девятая планета хорошо бы объясняла как эту аномалию, так и траекторию движения Седны. Батыгин, Браун и десятки других астрономов по всему миру пытаются повторить то, что когда-то математики сделали для Нептуна, то есть, указать, в какую точку астрономам следует направить телескоп. Моделирование траектории девятой планеты продолжается вплоть до настоящего момента.
Правда ли она существует и что в ней интересного?
Поиск девятой планеты невероятно сложен, и в основном моделирование позволяет астрономам лишь разметить области: в каком секторе неба девятой планеты точно быть не может, а где ее присутствие не исключено. Но даже если однажды целеуказание окажется относительно точным, неясно, смогут ли земные телескопы разглядеть неизвестное небесное тело.
Девятая планета должна быть крайне тусклым объектом из-за огромного удаления от Солнца, и фоном ей служит яркий Млечный путь. Обнаружить ее могут лишь мощные телескопы при целенаправленном поиске, и находка двинувшейся по небу едва заметной блеклой точки, — это не конец, а первый шаг. После этого астрономы должны будут определить, не нашли ли они очередную комету или астероид. Поэтому часто работы, написанные по итогам сканирования неба телескопом, ставят перед собой целью «отобрать кандидаты в планеты номер девять», из которых потом можно будет выбрать правильную.
Дополнительно поиск новой планеты затрудняет тот факт, что математическое моделирование ее орбиты и параметров производится с колоссальными допусками, в просторечии «вилами по воде». Более того, в 2025 году принстонские астрономы обнаружили, новые аномалии в движении тел за орбитой Нептуна, которые могут быть объяснены наличием другой девятой планеты, отличной от той, что описывали Браун и Батыгин. По их расчетам, она может иметь массу в диапазоне от земной до меркурианской, и быть удаленной от солнца на 100-200 астрономических единиц, то есть, гораздо ближе и легче, чем гипотетическая далекая суперземля. Это означает, что астрономам не хватает не последнего кусочка в уже собранный паззл. Скорее, они пытаются понять, как картина за орбитой Нептуна выглядит в целом.
Наконец, далеко не все астрономы считают, что для объяснения наблюдаемых аномалий нужда девятая планета. Альтернативные гипотезы включают в себя как неучтенное воздействие гравитации галактики, так и силу притяжения диска из множества транснептуновых объектов, — то есть, вместо одной планеты воздействует множество мелких тел.
Если же девятую планету удастся обнаружить, то следующим самым интересным для астрономов будет вопрос откуда она взялась. Гипотез много: от приземленных, вроде формирования ближе к Солнцу и последующей миграции, до экзотических. Например, такая планета могла сформироваться за пределами Солнечной системы и быть захвачена Солнцем. В последнем случае ее обнаружение станет одной из важнейших научных находок в истории человечества.
Однако, есть девятая планета или нет, людям на ней в обозримой перспективе не побывать. Исследование ее автоматическими зондами вполне возможно, пусть и займет много времени, — например, аппарат New Horizons был запущен в 2006 году и достиг Плутона лишь в 2015-м. Даже если человечество изобретет новые, гораздо более быстрые корабли, способные проделать этот путь за год, путь до новой планеты и обратно займет десяток лет, за который астронавты получат смертельную дозу высокоэнергетической радиации, от которой почти невозможно защититься.
Так что в основном ее поиски ведутся не ради колонизации, а во имя науки и тщеславия астрономов, которые ее найдут.
???? Самое важное в одном месте — «Газета.Ru» теперь и в MAX.