Тайна Девятой планеты

Подача заявления

Охота на одинокую планету, обитающую на окраине Солнечной системы, началась больше пяти лет назад. На нее давно намекают миниатюрные космические тела из пояса Койпера – региона за орбитой Нептуна. Исследования показывают, что около дюжины далеких транснептуновых объектов (ТНО) наиболее близко подходят к Солнцу примерно в одной и той же точке, несмотря на разные орбитальные траектории. Их орбиты расположены примерно в 100 а. е. от нашей звезды (одна астрономическая единица примерно равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), на 70 а. е. дальше Нептуна, поэтому гравитационному влиянию ближайшего к ним гиганта эти ТНО не подвергаются. Нестыковку нужно как-то объяснить, и ученые предположили, что «манипулировать» ими может скрытая от нас Девятая планета, или Планета Х, масса которой примерно в 5–10 раз больше массы Земли.

Чтобы не радоваться раньше времени, ученые статистически оценили вероятность того, что место встречи объектов не случайно. В 2016 году астрономы Калифорнийского технологического института Константин Батыгин и Майкл Браун пришли к выводу, что вероятность простого совпадения, приведшего к кластеризации ТНО, составляет около 0,007 %. Спустя два года ученые также доказали: вероятность того, что наблюдаемая аномалия – результат ошибок наблюдений, всего около 0,2 %.

Майкл Браун (слева) и Константин Батыгин (справа). Фото: Lance Hayashida/Caltech, nasa.gov

Необычный гравитационный «танец» объектов пояса Койпера можно было бы объяснить их давней встречей с проходящей звездой во время формирования Солнечной системы, однако ученые опровергли эту гипотезу. Гравитационных «воспоминаний» о встрече со звездой просто не хватило бы на сохранение кластеризации в течение миллиардов лет. А это значит, что какая-то сила держит орбиты «вместе» прямо сейчас.

Приметы подозреваемого

Свежее исследование Брауна и Батыгина, самых активных сторонников гипотезы о Девятой планете, показало, что искомый объект, вероятно, ближе, ярче и меньше, чем предполагалось. По их оценкам, масса Девятой планеты – около 6,2 массы Земли, а ее орбита удалена от Солнца на расстояние от 300 а. е. до 380. Наклон орбиты Девятой планеты относительно плоскости Солнечной системы составляет около 16 градусов (для сравнения – наклон орбиты Земли равен нулю). Яркость планеты зависит от того, в какой части своей орбиты она находится в данный момент. Средняя яркость объекта должна составлять примерно 22 звездные величины. Предложенный учеными диапазон яркости планеты достаточно широк, поскольку пока не известны показатели свойств ее поверхности (например, ее отражательная способность), необходимые для вычисления.

Вероятно, гипотетическая планета расположена недалеко от созвездия Ориона. Однако эта область богата объектами, из-за которых сложно найти не очень яркое космическое тело, путешествующее сквозь космическое пространство. Иными словами, Девятая планета (если она существует) очень умело притворяется далекой звездой. Как объясняет Браун, Планету Х легко увидеть, но трудно найти: «Это как если бы я показал вам песчинку. Увидеть ее – не проблема. А теперь бросьте ее на пляж и попробуйте найти. Каждая звезда в небе подобна песчинке, за которой может прятаться Девятая планета».

Возможно, один из земных телескопов уже сфотографировал ее. Но пока мы можем только предполагать, что где-то хранится портрет еще одной планеты Солнечной системы. Кстати, все обнаруженные планеты показывались землянам «инкогнито» до того, как астрономы узнавали об их истинной натуре. Например, Галилей увидел Нептун, не подозревая, что это планета, более чем за 200 лет до того, как газовый гигант официально открыли. Уран тоже притворялся звездой как минимум целое столетие. Девятая планета, если она существует, далеко не первая, кому удается мастерски прятаться от людей и их астрономических инструментов.

Массивный объект, притаившийся далеко от нас, мог сформироваться как на своем нынешнем месте, так и в «наших краях». Во втором случае «переезд» из центральной области Солнечной системы на ее задворки ему могли организовать Юпитер или Сатурн. Газовые гиганты, как известно, не стесняются проводить «перестановку» на этапах формирования планетных систем, оказывая значительное гравитационное влияние на окружающие объекты, отталкивая или притягивая их. Возможно, планета Х росла и развивалась рядом с Юпитером и Сатурном, а когда достигла размера в несколько земных масс, оказалась слишком близко к какому-то из газовых гигантов, и тот вытолкнул «соседку» с ее орбиты. Так планета могла лишиться источников «пропитания» – материала, необходимого для наращивания массы, из-за чего так и не достигла размеров настоящего газового гиганта. Кроме того, Девятая планета могла быть «подарком» другой звездной системы, мигрировавшим на орбиту вокруг Солнца. Еще одно объяснение ее расположения: мимо зарождавшейся Солнечной системы когда-то пролетела другая звезда, которая захватила своей гравитацией ничего не подозревающую жертву и сместила ее на новую орбиту во мраке и холоде вдали от Солнца.

Другие версии событий

Разумеется, гипотеза о далеком массивном объекте – не единственное объяснение странным орбитам «эксцентричных» транснептуновых объектов. Более фантастическая альтернатива – это миниатюрная черная дыра размером с грейпфрут. Гипотетически такие крошечные черные дыры могли образоваться в экстремальных условиях ранней Вселенной, в первые доли секунды после Большого взрыва, однако их существование на сегодняшний день не подтвердили. Все известные науке черные дыры возникли в результате гибели массивных звезд, и самая легкая из них имеет массу примерно трех Солнц. Предполагаемая возмутительница гравитационного спокойствия ТНО, конечно, не настолько тяжелая. В целом, версия о черной дыре размером с грейпфрут не выглядит по-настоящему жизнеспособной. Батыгин так прокомментировал гипотезу о том, что Девятая планета может быть черной дырой: «Здесь важно понять, что расчеты могут рассказать нам только о массе Девятой планеты, а не о ее составе. Так что в принципе она может быть планетой, картофелем, черной дырой, гамбургером и так далее. Главное, чтобы орбитальные параметры были верными».

Некоторые исследователи также предполагают, что кластеризация объектов может происходить из-за притяжения множества ТНО, а не одного массивного мира. Если вместо Девятой планеты «разбросать» множество мелких объектов по периферии Солнечной системы, то коллективные притяжения между ними могли бы объяснить эксцентричные орбиты некоторых обитателей пояса Койпера. В таком случае речь идет об огромном диске из маленьких ледяных «обломков» с общей массой в десять раз больше Земли. Впрочем, этот диск, как и новую планету, до сих пор не обнаружили. Но возможно и то, что за орбитой Нептуна одновременно прячутся и Планета Х, и массивный диск из маленьких космических тел.

Исход расследования

По мере изучения миниатюрных транснептуновых объектов ученые смогут уточнять детали «фоторобота» Девятой планеты, сузится и область ее поиска. Крупные обзоры неба сейчас охватывают большие участки, но с периодичностью, которая не позволяет заподозрить в каком-то из объектов пятого гиганта Солнечной системы. За потенциальной планетой нужно пристально следить.

Поисками Девятой планеты уже занимается японский 8-метровый телескоп «Субару». Ему на подмогу придет долгожданная обсерватория им. Веры Рубин – большой телескоп в чилийских Андах. В 2023 году она должна начать десятилетнее исследование южного неба под названием Legacy Survey of Space and Time (LSST). И тогда ни Планета Х, ни черная дыра от нее не скроются. Если Вере Рубин удастся определить местонахождение объекта, то «Очень Большой Телескоп» (The Very Large Telescope, VLT) сможет «присмотреться» к ней и сфотографировать, а следом и телескоп «Джеймс Уэбб» подключится к изучению.

Телескоп «Субару» в обсерватории Мауна-Кеа. Фото: Bob Linsdell, futurity.org

Какое значение, кроме сентиментального, будет иметь для нас невероятно далекий темный мир, о котором мы не подозревали на протяжении всей нашей истории? Сет Шостак (Seth Shostak), главный астроном Института SETI, считает, что «основная польза для науки в том, чтобы помочь нам понять, как формируются солнечные системы». Кроме того, ученый отметил, что наши потомки смогут использовать эту планету как промежуточную станцию для миссий к звездам, либо в качестве остановки для отдыха, либо для гравитационных маневров зондов «дальнего следования». Осталось только доказать, что космический «порт» землян на пути к звездам существует, и найти его в «космическом океане».