Все указывает на существование девятой планеты за пределами Плутона

Благодаря телескопу Кеплера астрономы обнаружили порядка 2000 новых миров, которые вращаются у звезд в десятках или даже сотнях световых лет от Земли, всего за 20 последних лет. В своей сумме, все эти миры, безусловно, ценны для науки, и, казалось бы, добавить еще один мир в копилку — чего уж там. Если бы не одно но: на днях Калифорнийский технологический институт объявил, что новый мир является частью нашей Солнечной системы — места, которое, как мы думали, мы хорошо исследовали.

Оказывается, нет: в анализе, принятом к публикации в The Astronomical Journal, планетологи Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майк Браун, представили мощные косвенные доказательства существования крупной, еще не открытой планеты, возможно, в 10 раз массивнее Земли, вращающейся в Солнечной системе за пределами Плутона. Ученые вывели свои доказательства из аномалий в орбитах горстки наблюдаемых небольших тел.

«Я давно не был так взбудоражен», — говорит Грег Лафлин, эксперт по образования и динамике планет в Калифорнийском университете в Санта-Крус, не принимавший участия в исследовании.

Этот объект, который ученые условно назвали «Девятой планетой», не подходит ближе чем на 30,5 миллиарда километров к Солнцу, что в пять раз дальше среднего расстояния до Плутона. Несмотря на свои огромные размеры, планета очень тусклая, поэтому неудивительно, что никто ее пока не обнаружила.

Все указывает на то, что там что-то есть. «К сожалению, — говорит Браун, — мы пока ничего не обнаружили». Но доказательства настолько сильные, что другие эксперты в отрасли очень серьезно приняли их находку. «Думаю, они достаточно убедительны, — говорит Чад Трухильо из Обсерватории Джемини на Гавайях. Дэвид Несворный, теоретик Солнечной системы из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо, также впечатлен. «Эти ребята очень хороши, — говорит он. — Они делают хорошее дело».

Странные орбиты

Батыгин и Браун не первыми говорят о присутствии дополнительной планеты в Солнечной системе. В 2014 году Трухильо и Скотт Шеппард из Научного института Карнеги изложили в Nature, что их собственное открытие небольшого объекта 2012 VP113, наряду с существованием ранее идентифицированных тел во внешней Солнечной системе, указало на присутствие возможного тела планетарных размеров. Особым аргументом стал неопределенный параметр их орбит, известный как «аргумент перигелия» — отношение между временем ближайшего подхода тела к Солнцу и временем прохождения через плоскость Солнечной системы. Объекты, определенные Шеппардом и Трухильо, имели странные похожие аргументы перигелия, словно на него влияла гравитация чего-то невидимого. «Мы заметили нечто странное, — говорит Трухильо, — и решили, что кто-то должен будет исследовать этот момент дальше».

Несколько групп так и поступили, в результате чего слухи о скрытой планете стали чуть правдоподобнее, но от этого не менее спорные. Однако новый анализ приводит кардинальные доводы «за». Сходство аргументов перигелия оказалось «всего лишь верхушкой айсберга», говорит Батыгин.

Первое, что он сделал вместе с Брауном, был анализ данных Трухильо и Шеппарда свежим взглядом. «Мы заметили, — говорит Батыгин, — то, что длинные оси орбит этих объектов попадают в один квадрант неба». Другими словами, они указывают в одном направлении. Но это лишь полдела; два тела могут иметь похожие аргументы перигелия, даже если их орбиты не являются физически подобными. Но когда Браун и Батыгин проложили их орбиты между другими объектами внешней Солнечной системы, они обнаружили, что формы их сильно вытянутых эллиптических орбит были тесно связаны.

«Как можно было упустить нечто подобное? — задается вопросом Браун. — Да, так можно подумать. Это тот случай, когда мы с носом зарылись в данные, никогда не оглядывались и смотрели на Солнечную систему сверху. Я поверить не мог, что такое ни разу не замечали раньше. Это нелепо».

Направленность орбит стала мощным указанием на то, что что-то физически влияет на эти далекие объекты.

«Сначала мы решили, что там не может быть планеты — это невероятно», говорит ученый. Поэтому они рассмотрели наиболее вероятную альтернативу — ледяные объекты пояса Койпера за пределами Плутона естественным образом образовали такую форму, подобно тому как галактики вытягивали себя под действием гравитации из космического облака газа, возникшего в результате Большого Взрыва.

Проблема такого сценария, как поняли авторы, в том, что поясу Койпера недостает массы, чтобы такое произошло. И когда ученые рассмотрели «невероятный» сценарий с планетой, их модели образовали абсолютно правильные вытянутые орбиты. Это также раскрыло кое-что еще: гравитация гигантской планеты должна была привести к совершенно независимому ряду объектов, орбиты которых не упорядочены между собой, но смещены по сравнению с орбитами планет — до 90 градусов от плоскости Солнечной системы или даже больше.

«Это показалось совершенно нелепым, — говорит Батыгин, — но когда Майк об этом сказал, я подумал, что видел нечто подобное в данных». Очень скоро наблюдатели обнаружили с полдесятка подобных объектов, и никто не представил внятного объяснения, как они там оказались. Модель Батыгина и Брауна это объясняет.

«Тот факт, что они вывели две новых независимых линии доказательств, говорит в пользу новой планеты», — говорит Лафлин.

Суперземля

Планета, которая лучше всего подходит по данным, должна быть в 10 раз массивнее Земли — что помещает ее в категорию так называемых «суперземель», которых крайне много вокруг других звезд, но до сих пор не обнаруживалось в нашей собственной Солнечной системе. Также она должна быть меньше Нептуна, четвертой по величине планеты, вращающейся вокруг Солнца, с массой в 17 земных. Вероятнее всего, ее орбита должна быть сильно вытянута, и в ближайшей точке к Солнцу планета будет в 35 миллиардах километров, а в дальнейшей — в три-шесть раз дальше.

Даже на таком огромном расстоянии «Девятую планету» в принципе могут обнаружить существующие телескопы — к примеру, японский телескоп «Субару» на Гавайях, у которого не только огромное зеркало для ловли тусклого света, но и широкое поле зрения, которое позволит ученым эффективно сканировать большие участки неба. «К сожалению, мы не владеем «Субару», — говорит Браун, — а значит, вряд ли будем среди тех, кто ее найдет. Поэтому говорим всем, где ее искать».

И все же пока астрономы не убедятся воочию в существовании «Девятой планеты», ее не существует. «Я очень подозрительно отношусь к заявлениям о существовании дополнительной планеты в Солнечной системе, — говорит Хэл Левинсон из Юго-Западного института. — За свою карьеру я слышал очень много таких заявлений, и все они были ошибочными». Но признает, что орбитальное выравнивание трудно отрицать. «Что-то его создает. Но нужно изучить подробнее, что именно».

В целом, однако, планетологи взволнованы перспективой такого крупного открытия. «Когда я был молод, — говорит Шеппард, — мы думали, что все крупные планеты уже обнаружены. Было бы очень волнительно и удивительно узнать, что мы ошибались».

Настроение астрономического сообщества можно прекрасно описать словами британского астронома Джона Гершеля, которые он сказал Британской ассоциации содействия развитию науки, выступая 10 сентября 1846 года. Тогда орбита Урана вела себя странно, предполагая наличие неизвестной массивной планеты. Говоря о загадочном объекте, Гершель сказал:

«Мы видим ее, как Колумб видел Америку с берегов Испании. Ее движения почувствовались по далеко идущей линии нашего анализа, которую трудно было увидеть глазами». Спустя две недели был обнаружен Нептун, именно там, где и предсказывали расчеты теоретиков.