Самая захватывающая вещь в астрономии – это вглядываться в неизвестное и открывать что-то новое в глубокой космической пропасти. Но когда появляются намеки на «что-то новое» на нашем космическом пороге, становится ощутимым глобальное волнение.
Я, конечно же, ссылаюсь на «девятую планету Солнечной системы» - гипотетический мир, который, кажется, вызывает гравитационный резонанс в замороженных бесплодных землях нашей внешней части Солнечной системы за пределами орбиты Плутона.
В январе астрономы Калифорнийского технологического института Майк Браун и Константин Батыгин объявили об открытии группы объектов в поясе Койпера. Оказалось, что за пределами орбиты Плутона находится странная орбита. Пояс Койпера и странности часто идут рука об руку, но в этом случае, движение этих маленьких объектов намекало на другой таинственный объект, расположенный еще дальше, который, возможно, гравитационно влияет на эти ОПК (объекты пояса Койпера), создавая свою странную синхронность.
Поиск планет во внешней Солнечной системе является сложным делом. Хотя мы оснащены мощными обсерваториями, которые могут разглядеть мельчайшие детали в галактиках, удаленных на миллионы световых лет от Земли и телескопами обследования, которые могут точно определить небольшие астероиды, когда они ринутся через внутреннюю часть Солнечной системы, внешняя Солнечная система остается одной из самых интересных, но в значительной степени неисследованных областей в местном космосе. В случае если умеренного размера планета расположена на орбите достаточно далеко от Солнца, она все еще может быть слишком маленькой и слишком холодной, чтобы быть замеченной во время обследований. Если она не может быть обнаружена с помощью обзоров, более мощные телескопы не будут знать, где искать. Но даже тогда эти далекие планеты были бы немного большими, чем точка в океане звезд. Космос, в конце концов, это большие и планетарные открытия, требующие сочетания мастерства, точного приборостроения и удачи.
В случае девятой планеты, ее наличие все еще пытаются доказать при поиске. Так же как и открытие Нептуна в 1846 году, это движение других объектов Солнечной системы может намекать на ее гравитационное доминирование в области. Теперь астрономы становятся еще более творческими и изучают траекторию миссии Новых Горизонтов НАСА в надежде увидеть любой неучтенный дрейф (сдвиг) от его запланированного пути через пояса Койпера, который также может сигнализировать о силе притяжение девятой планеты.
В то же время, ученые из университета Берна, Швейцария, выдвинулись на один шаг вперед этих захватывающих ранних намеков на новую планету, и поставили некоторые ограничения на то, насколько она велика и каким «теплым» объект может быть на самом деле. Их исследование было принято к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics.
Из моделей Брауна и Батыгина, девятая планета должна иметь высокую эллиптическую орбиту, не подходить ближе, чем 200 а.е. (это в 200 раз больше расстояния от Земли до Солнца, и в 4 раза превышает расстояние Плутона и Солнца) и расширение до 1200 а.е. Короче говоря, это был бы крайний мир, находящийся далеко за границей нашей «классической» Солнечной системы и даже за пределами самого удаленного объекта Солнечной системы, известного на сегодняшний день, как карликовая планета Эрида (почти в 100 а.е.). Эрида была также обнаружена Брауном в 2005 году. Это открытие, которое, в конечном счете, привело к переклассификации Плутона.
Не имея точных данных в инфракрасных обследованиях, астрономы Берна Кристоф Мордасини и кандидат на докторскую студент Эстер Линдер намеревались расшифровать больше характеристик девятой планеты с помощью известных планетарных моделей эволюции, которые они применяют к образованию планет, вращающихся вокруг других звезд. Эти миры еще известны как экзопланеты. Эти процессы моделирования можно было бы использовать для просеивания данных обследования. Возможно, это поможет открыть объект, который остался незамеченным в ночном небе.
Браун и Батыгин смогли оценить массу девятой планеты, основанную на гравитационном влиянии, которое она, кажется, может оказывать. Это, скорее всего, значительного размера планета, примерно в 10 раз больше массы Земли. И это, возможно, делает ее «мини-Ураном». В качестве мира – это место с твердым ядром и холодным, плотным слоем газа.
Зная, что девятую планету еще предстоит увидеть с помощью инфракрасных обследований (таких как Широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь или WISE), исследователи уже предполагают верхний предел физического размера девятой планеиты и знают его приблизительную массу, расстояние от Солнца и применение модели планетарного формирования. Благодаря этому Мордасини и Линдер смогли сформировать представление о том, какова температура и размер планеты.
По их подсчетам, девятая планета должна иметь радиус в 3,7 раза больше Земли и верхнюю температуру атмосферы -226 градусов по Цельсию (или 47 градусов Кельвина). Они пришли к этим числам, рассматривая предсказанную орбиту девятой планеты вокруг Солнца и возраст нашей Солнечной системы. Гипотетический мир был бы сформирован из протопланетного диска нашего Солнца, который начал конденсироваться в планете около 4,6 миллиарда лет назад.
На таких ошеломляющих расстояниях от Солнца не может стать неожиданностью тот факт, что предсказываемая температура на девятой планете была бы очень холодной. Но это все еще теплее, чем можно было бы ожидать от нагреваемой под действием солнечного света одиночки. После формирования планет, гравитационная энергия в их ядрах может удерживать свои расплавленные горячие «внутренности» в течение миллиардов лет. Это высокая температура, однако, медленно рассеваемая и может быть замеченная с помощью высокочувствительных инфракрасных телескопов.
Таким образом, температура в 47 градусов по Кельвину девятой планеты «означает, что планетное излучение доминирует охлаждением своего ядра, в противном случае температура будет только 10 градусов Кельвина», – сказал Линдер в пресс-релизе. «Его внутренняя сила примерно в 1000 раз больше, чем его поглощаемая мощность». Это означает, что отраженный солнечный свет будет ничтожен по сравнению с внутренним теплом в мире в настоящее время генерации, что делает инфракрасный сигнал планеты гораздо более мощным, чем поиск отраженного солнечного света в оптическом диапазоне длины волн. Это может показаться очевидным выводом для астрономов, ищущих ледяные объекты далеко от солнца. Но это по-прежнему невероятная мысль, что девятая планета – самый горячий объект в глубине страны Солнечной системы, несмотря на то, что имеет только 47 градусов выше абсолютного нуля. В астрономии, «тепло» очень относительное понятие.
Зная лишь несколько подсказок о природе девятой планеты, очень интересно взглянуть на то, как формируется этот гипотетический мир. «С помощью нашего исследования, кандидат на девятую планету теперь больше, чем простая точечная масса. Он принимает форму и физические свойства», – сказал Мордасини.
В настоящее время астрономы используют модели наблюдения Брауна и Батыгина, чтобы отследить возможное местоположение девятой планеты, но заметить мир при помощи инфракрасных данных, которые сейчас нам доступны, будет трудно.
Как же будет выглядеть девятая планета? Видимо, нам придется подождать, пока Большой синоптический обзорный телескоп достроится возле Серро Тололо в Чили, прежде чем мы поймаем слабый сигнал планеты. Только тогда мы сможем решительно доказать, что там есть мир и поймем, что это: небольшая газообразная планета, или что-то другое. В то же время, теоретические исследования помогут сделать предположения, из чего состоит планета.