08-05-2024
| Девятая планета | |
Девятая планета, смоделированная в программе Celestia |
|
| Другие названия |
Планета 9 |
|---|---|
| Открытие | |
| Первооткрыватель | |
| Дата открытия | |
| Способ обнаружения |
расчёт |
| Орбитальные характеристики | |
| Перигелий |
~ 200 а. е.[К 1] |
| Афелий |
~ 1200 а. е.[К 1] |
| Большая полуось (a) | |
| Эксцентриситет орбиты (e) |
~ 0,6[К 1] |
| Сидерический период обращения | |
| Средняя аномалия (Mo) |
~ 180° [К 1] |
| Наклонение (i) |
~ 30° [К 1] |
| Долгота восходящего узла (Ω) |
~ 102° [К 1] |
| Аргумент перицентра (ω) |
~ 150° [К 1] |
| Чей спутник | |
| Физические характеристики | |
| Средний радиус |
от 13 до 26 тысяч км (предположительно) |
| Масса (m) |
~ 6×1025 кг[К 1] |
| Альбедо |
~ 0,4 (предположительно) |
| Видимая звёздная величина |
>22 (предположительно) |
Девятая планета[1], или Планета 9[2] (англ. Planet Nine) — гипотетическая массивная транснептуновая планета Солнечной системы за пределами орбиты Плутона. Гипотезу о возможном существовании этой планеты астрономы из Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун (первооткрыватель многих транснептуновых объектов и карликовых планет) изложили в The Astronomical Journal от 20 января 2016 года[3]. Подобно предыдущим гипотезам о планете X, гипотеза Батыгина — Брауна позволяет объяснить результаты математического моделирования особенностей движения некоторых наиболее удалённых объектов в поясе Койпера. Обнаружить планету непосредственно пока не удалось.
В 2014 году астрономы Чедвик Трухильо и Скотт Шеппард обнаружили[4], что некоторые далёкие объекты пояса Койпера имеют аргумент перигелия, близкий к нулю. Это значит, что они пересекают плоскость эклиптики с юга на север примерно во время прохождения перигелия. Трухильо и Шеппард заметили, что такое совпадение может быть результатом одного из вариантов эффекта Лидова — Козаи, если предположить, что в облаке Оорта существует массивная планета. Однако резонанс Лидова — Козаи не объяснял, почему все объекты из рассмотренной группы пересекают плоскость эклиптики в перигелии в одном и том же направлении (с юга на север)[5][3].
В том же году испанские астрономы из Мадридского университета подтвердили, что такое совпадение маловероятно и не может быть объяснено наблюдательной селекцией[en]*[6]. Они предположили наличие суперземли массой 10 масс Земли на расстоянии примерно 250 а. е. и более удалённой планеты с массой в диапазоне от массы Марса до массы Урана[6].
Батыгин и Браун, пытаясь опровергнуть эти гипотезы, напротив, заметили, что у всех шести известных на 2015 год обособленных транснептуновых объектов (Седны, 2012 VP113, 2007 TG422, 2004 VN112, 2013 RF98 и 2010 GB174), большая полуось которых больше 250 а. е., не только аргумент перигелия практически совпадает, но и их орбиты ориентированы приблизительно одинаково в пространстве. То есть у них маленький разброс в долготе восходящего узла и наклонении орбиты. Путём моделирования было показано, что вероятность такого совпадения равна 0,007 % даже с учётом наблюдательной селекции. Такое совпадение особенно странно из-за того, что перигелии небесных тел смещаются со временем с разной скоростью. По выражению Майкла Брауна, это соответствует тому, что вы взглянули в случайный момент на часы с шестью стрелками, движущимися с разными скоростями, и оказалось, что они совпали. Эти наблюдения позволили Майклу Брауну оценить вероятность того, что эта планета реально существует, как 90 %[7].
Используя аналитическую теорию возмущений и компьютерное моделирование, Батыгин и Браун показали, что подобное выравнивание орбит может быть объяснено наличием одной массивной планеты массой порядка 10 земных, с большой полуосью порядка 400—1500 а. е. и эксцентриситетом порядка 0,5—0,8. Кроме того, эта модель планеты-пастуха позволила объяснить другие особенности орбит объектов пояса Койпера. Например, почему Седна и 2012 VP133, которые никогда не подходят близко к Нептуну, имеют такой большой эксцентриситет. Более того, эта модель предсказывает, что существуют объекты в поясе Койпера с орбитами, перпендикулярными плоскости эклиптики. За последние годы было найдено несколько таких объектов: 2013 BL76, 2012 DR30, 2010 BK118, 2010 NV1, 2009 MS9, 2008 KV42[3][8].
После такого громкого предположения учёные со всего мира пытаются уточнить или доказать эту теорию. Например, в конце февраля французские астрономы существенно уменьшили область нахождения Девятой планеты (подробнее здесь), а учёные Аризонского университета по резонансам определили характиристики её орбиты (подробнее здесь). А сам Майкл Браун в середине марта на страничке в своём Твиттере объявил об откытии ещё одного обособленного транснептунового объекта, который своей орбитой косвенно подтверждает существование Девятой планеты[9].
По состоянию на конец марта 2016 года Девятая планета не названа, в частности из-за того, что планета пока не обнаружена. Майкл Браун и Константин Батыгин отказались давать название предполагаемой планете, считая, что это лучше доверить «мировой общественности»[10]. Несмотря на это, они между собой называют Девятую планету Толстушка (англ. Fatty), а также Иосафатом (англ. Jehoshaphat) или Джорджем (англ. George)[11].
Предполагается, что планета удалена от Солнца примерно в 20 раз дальше, чем Нептун, то есть в среднем на 600 а. е., и делает оборот вокруг Солнца за 10 000—20 000 лет. Однако из-за большого эксцентриситета эллиптической орбиты она может удаляться и подходить к Солнцу на расстояния от 1200 а. е. до 200 а.е.[12][13] Её орбита предположительно наклонена к эклиптике на 30°[8]. Впрочем, надо иметь в виду, что приведённые выше параметры — это те, которые использовались в ходе моделирования положения далёких объектов в поясе Койпера. Они показывают только примерный порядок возможных истинных параметров орбиты планеты[3].
Учёные Аризонского университета — включая профессора Рену Малхотра[en], доктора Катрин Волк и Цзяну Вонг в своей статье[15] на arXiv.org предположили, что если Девятая планета действительно пересекалась с определенными высокоэксцентричными объектами пояса Койпера, высоки шансы на то, что она находится в орбитальном резонансе с этими объектами.
В электроном письме сайту Universe Today Рену Малхотра, Катрин Волк и Цзяну Вонг написали:
Объекты пояса Койпера, которые мы исследовали в нашей работе, отличаются от других, поскольку обладают очень далекими и очень вытянутыми орбитами, но их ближайший подход к Солнцу недостаточно близок, чтобы на них ощутимо повлиял Нептун. Таким образом, у нас есть шесть этих объектов, орбиты которых незначительно подвержены влиянию известных планет нашей Солнечной системы. Но если бы в нескольких сотнях а. е. от Солнца была другая, пока не обнаруженная планета, она бы влияла на шесть этих объектов.
Необычные объекты пояса Койпера недостаточно массивны, чтобы быть в резонансе между собой, но тот факт, что их орбитальные периоды попадают в область простых соотношений, может означать, что они в резонансе с массивным невидимым объектом.
Проанализировав характеристики орбит обособленных транснептуновых объектов, учёные пришли к выводу, что эти объекты могут иметь такой резонанс с Девятой планетой:
| Объект | Резонанс |
|---|---|
| Седна | 3:2 |
| 2010 VN112 | 3:1 |
| 2010 GB174 | 5:2 |
| 2012 VP113 | 4:1 |
| 2013 GP136 | 9:1 |
Согласно данным, полученных при вычислениях, был уточнён период обращения Девятой планеты вокруг Солнца, который равен 17 117 земных лет, а также большая полуось орбиты, которая теперь равна 665 а.е. Эти данные согласуются с оценкой Брауна и Батыгина, то есть, лежат: для периода вращения вокруг Солнца от 10 000 до 20 000, а для большой полуоси — около 700 а.е.
Однако, по словам учёных, нельзя с полной уверенностью сказать об обнаружении резонансов:[16][17]
Неопределенностей довольно много. Орбиты этих крайних объектов пояса Койпера не очень хорошо известны, поскольку движутся в небе очень медленно и мы наблюдаем лишь малую часть их орбитального движения. Так что их орбитальные периоды могут отличаться от текущих оценок, и некоторые из них могут выйти из резонанса с гипотетической планетой. Есть также вероятность, что орбитальные периоды этих объектов связаны; мы пока наблюдали не так много подобных объектов и располагаем ограниченными данными.
Планета предположительно имеет диаметр в 2—4 раза больше земного и массу, составляющую порядка 10 земных, что ставит её по этому показателю между планетами земной группы и планетами-гигантами.
Этой массы достаточно, чтобы планета смогла расчистить район своей орбиты от других объектов. Таким образом, это настоящая суперземля, в отличие от карликовых, после открытия которых Майклом Брауном Плутон был лишён статуса планеты. Более того, эта планета доминирует в регионе, который больше, чем у любой другой известной планеты Солнечной системы[8].
Высказываются предположения, что эта планета является газовым (плотным газово-ледяным) гигантом, выглядит как Нептун и имеет похожее альбедо[18].
Физики Кристоф Мордасини и его аспирант Эстер Линдер из Бернского университета в Швейцарии в журнале Astronomy & Astrophysics опубликовали статью, в которой предположили, как может выглядеть Девятая планета. Целью моделирования было выяснить приблизительную оценку радиуса, температуры, яркости и уровня термальной радиации планеты. Последний параметр является наиважнейшим из перечисленных, так как Девятая планета может быть слишком тусклой для современных телескопов, но ее тепловую сигнатуру можно вычислить другими средствами. В статье ученые отказались от версии, что планета ранее была экзопланетой, которую Солнце захватило у соседней звезды, и смоделировали ее строение в рамках эволюции в пределах Солнечной системы. По мнению исследователей, планета является существенно уменьшенной копией ледяных гигантов Урана и Нептуна, и окружена атмосферой из водорода и гелия. Радиус планеты всего в 3,7 раза больше земного, а ее температура составляет 47 Кельвин, что примерно равно -226 градусов Цельсия.[19]
Формирование Девятой планеты зависело от её строения. Если она похожа на газовую планету, то, по самой реалистичной на данный момент теории[20], это означает, что она наращивала газовую оболочку на твёрдом скалистом ядре. В другом случае, если эта планета — суперземля, то она, как и другие планеты земной группы, слипалась из мелких осколков, астероидов и планетезималей, постепенно обретая массу[21].
Но есть одна проблема: по словам Брауна и Батыгина, Солнечная туманность должна быть «слишком исключительной, чтобы могла сформироваться планета на такой далёкой и эксцентричной орбите», и они полагают, что она сформировалась ближе к Солнцу, а затем была выкинута Юпитером или Сатурном во время небулярной эпохи[3], во внешние края Солнечной системы, по механизму, напоминающему выталкивание пятой планеты-гиганта в последних вариантах модели Ниццы. По текущим оценкам Батыгина, это могло произойти в период между тремя и десятью миллионами лет после формирования Солнечной системы[22] и не повлияло на позднюю тяжёлую бомбардировку, для которой, как считает Батыгин[23], потребуется другое объяснение[24].
Она может быть прямым подтверждением моделирования истории передвижения орбит планет в Солнечной системе[25], в том числе нерешённой проблемы миграции Юпитера, который, согласно результатам моделирования, должен был выйти на устойчивую орбиту гораздо ближе к Солнцу[26]. Согласно компьютерному моделированию Дэвида Несворни из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере (США) и Алессандро Морбиделли из Обсерватории Лазурного берега (Франция), шанс образования сегодняшнего вида Солнечной системы увеличивается больше чем в 20 раз при добавлении пятого газового гиганта[27], по сравнению с ситуацией без него и с большим количеством планетезималий[28].
Согласно этой теории, Юпитер должен был постепенно перемещаться во внутрь Солнечной системы — вернуться на современную орбиту он мог только скачком, вытолкнув с орбиты у Солнца достаточно массивный объект. Но так как Уран и Нептун всё же на круговых и устойчивых орбитах, они не могли послужить толчком для Юпитера. Следовательно, он должен был выбросить неизвестную ранее планету, которой, судя по вытянутости орбиты, может быть Девятая планета.
Если Юпитер выкинул Девятую планету на вытянутую орбиту на достаточно ранних стадиях миграции планет, из этого можно вывести ещё немного истории о Солнечной системе. В частности, в начале марта 2016 года группа учёных из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и университета Мичигана на основе моделирования методом Монте-Карло предположила, что за 4,5 миллиарда лет существования и развития Солнечной системы была 10-15-процентная вероятность вылета Девятой планеты за пределы системы при условии близкого прохождения другой звезды. Это значит, что за всю историю планетарной системы она сама не приближалась достаточно близко к массивным объектам[29].
В настоящее время существование планеты является лишь гипотезой. Подтвердить её может визуальное обнаружение.
В отличие от открытия Нептуна, которое сделали на основе отклонения Урана от движения по законам Кеплера, существование Девятой планеты проявляется в статистических аномалиях орбит малых планет, сложившихся за миллиарды лет. Этот метод позволяет вычислить предположительные параметры орбиты планеты, но не позволяет определить даже приблизительно, в каком месте орбиты планета в данный момент находится. Наряду с тем фактом, что планета движется очень медленно (орбитальный период может быть от 10 до 20 тысяч лет) и находится далеко от Земли (видимая звёздная величина может быть больше 22), это делает её очень сложной для поисков[30].
Для поиска планеты Браун и Батыгин зарезервировали время на японском телескопе Субару в обсерватории на Гавайях. К поискам присоединились Шеппард и Трухильо. По оценке Брауна, обследование большей части области неба, где может находиться планета, займёт около пяти лет[13][31].
Гипотеза о существовании Девятой планеты удовлетворяет критерию Поппера, то есть приводит к предсказаниям, которые могут быть проверены вне зависимости от непосредственного наблюдения данной планеты.
Модель предсказывает, что кроме рассмотренных объектов с большим эксцентриситетом (которые привели к гипотезе о существовании Девятой планеты), должна существовать популяция связанных объектов с малым эксцентриситетом, у которых перигелий сгруппирован в точке, противоположной перигелию рассмотренной группы. Поиск таких объектов является одним из основных способов, который может подтвердить или опровергнуть эту гипотезу[3].
Существует вероятность того, что Девятая планета уже была зафиксирована на снимках некоторых телескопов, и её фотографии лежат в архивах, но из-за своей тусклости и медленного передвижения на фоне удалённых неподвижных объектов не была замечена[32].
В конце февраля 2016 года французские астрономы написали изданию The Guardian что, анализируя данные с космического аппарата Cassini, смогли исключить две крупные зоны, уменьшив область поиска Девятой планеты в общей сложности на 50 %. Используя компьютерное моделирование, группа ученых рассчитала, какое влияние должна оказывать на газовые гиганты Девятая планета, а затем изучили их траекторию в Солнечной системе. Согласно результатам исследования, исключена возможность нахождения Девятой планеты в перигелии (так как она повлияла бы на другие планеты) и примерно на полпути от него. Самой вероятной областью её нахождения оказалась область орбиты на полпути к перигелию.[33]
Старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ Владимир Сурдин, ссылаясь на данные орбитального телескопа WISE, исследовавшего периферию Солнечной системы в инфракрасном диапазоне и потенциально способного, но до сих пор не обнаружившего данную планету, утверждает, что, скорее всего, этой планеты-гиганта не существует[34]. Так же считает астроном Этан Зигель из колледжа Льюиса и Кларка в Портленде (США)[35]. Сходного мнения придерживается Дэвид Джуитт, американский астроном, внёсший большой вклад в открытие пояса Койпера. Он утверждает, что величина статистической значимости 3,8 сигма, полученная в работе Батыгина и Брауна, заслуживает дальнейшего рассмотрения, но ему известно немало случаев, когда результаты с подобной значимостью не подтвердились. Также из дюжины объектов, открытых Трухильо и Шеппардом, было отобрано только шесть, что, по мнению Джуитта, указывает на некоторую предвзятость анализа[13].
Как и при других важных научных открытиях, некоторые СМИ связывают предположение о Девятой планете с приближающимся концом света, в том числе с планетой Нибиру, которая должна столкнуться с Землёй[36]. Данные предположения не рассматриваются связи с отсутствием обоснованности[37].
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Девятая планета название, девятая планета солнечной, девятая планета квн.
Моретто, Быстрицкий, Яша, Бартельми, Дональд, Категория:Произведения 1736 года, XLander.
