На рубежі ХІХ та ХХ століть виявилося, що люди дуже мало знають про Сонячну систему. Спочатку вчені проаналізували орбіту крижаного гіганта Урана і зрозуміли, що на нього впливає інший потужний об’єкт – ним виявився Нептун. Але пошуки об’єкта, що знаходиться ще далі, не припинилися.
Американський бізнесмен Персіваль Ловелл, який мав пристрасть до астрономії і відзначився своїми хибними уявленнями про Марс, оголосив полювання на Планету Х. Її знайшли вже після смерті Ловелла – принаймні так тоді здавалося.
У 1930 році молодий лаборант-фотограф Клайд Томбо, переглядаючи зображення однієї і тієї ж ділянки неба, зроблені з різницею в кілька ночей, побачив рух далекої тьмяної точки. Згодом вона отримала назву Плутон. До 2006 року він мав статус планети, доки Міжнародний астрономічний союз не позбавив його цього звання. З того часу в Сонячній системі налічується лише вісім планет, проте вже кілька років астрономи шукають ще одну.
Розшукується гігант
За орбітою Нептуна тягнеться пояс Койпера – область шириною близько 20 астрономічних одиниць, заповнена крижаними астероїдами та карликовими планетами.
Наприкінці ХХ століття астрономи почали відкривати дедалі нові об’єкти, помітивши, що деякі з них мають дивні подовжені орбіти. Наприклад, Седна, яка трохи менша за Плутон, потребує понад 11 тисяч років, щоб здійснити один оберт навколо Сонця. У перигелії, тобто найближчій до нашого світила точці, відстань між ним і Седною становить 76 астрономічних одиниць (близько 11 мільярдів кілометрів), а в найвіддаленішій – понад 900 астрономічних одиниць (135 мільярдів кілометрів).
Седна у поданні художника. Фото: NASA
Це далеко не єдиний об’єкт із такими характеристиками. Дослідження поясу Койпера виявили цілу популяцію дрібних тіл, орбітальні періоди яких охоплюють тисячі років. Саме площі та напрямки орбіт наштовхнули дослідників на думку, що відомості про планети Сонячної системи неповні.
У січні 2016 року The Astrophysical Journal опублікував статтю астрономів Каліфорнійського технологічного інституту, де вони спробували пояснити незвичайну конфігурацію орбіт шести транснептунових об’єктів. Вони виявили, що ці орбіти також однаково нахилені приблизно на 30 градусів по відношенню до площини інших восьми планет. За їхніми підрахунками, ймовірність того, що це станеться, становить близько 0,007%. Тобто це, швидше за все, не випадковість і щось впливає на таке становище.
Вчені виключили, що до цього можуть призводити віддалені об’єкти пояса Койпера, адже за такого сценарію маса цього регіону має бути приблизно в 100 разів більша, ніж зараз. Дослідники ж запропонували гіпотетичну, ще не знайдену планету як причину такої поведінки. Тобто вони навели докази її існування, ґрунтуючись на математичних моделях та комп’ютерних симуляціях. Саму планету ніхто досі не знайшов.
Планета “X” у поданні художника
Вимоги до кандидатів
Якою ж, на думку вчених, має бути ця планета і чому її так важко знайти? 2019 року астрономи уточнили можливі параметри. Порівняно з вихідними результатами, нове моделювання показало дещо меншу планету, що знаходиться на більш близькій і менш динамічній орбіті. Її маса може становити від 5 до 10 мас Землі, а велика піввісь її еліптичної орбіти завдовжки від 400 до 800 астрономічних одиниць. Крім того, на думку дослідників, оскільки Дев’ята планета може бути ближче до Сонця, це компенсує її менший розмір порівняно з попередніми оцінками і, можливо, зробить її більш придатною для оптичних спостережень.
Інша команда астрономів змоделювала можливий спектр, теплову еволюцію та структуру дев’ятої планети. Залежно від маси її температура може становити від 35 до 50 кельвінів – тобто від мінус 243 до мінус 223 градусів за Цельсієм. І це верхні межі! Однак, з огляду на відстань від Сонця, такі цифри зовсім не дивують. Там так холодно, що метан у атмосфері цієї планети конденсується. В результаті спектри відображення та випромінювання планети будуть не схожі на ті, що демонструють Уран та Нептун.
Але найголовніша складність полягає в тому, що астрономи не знають точно, в якій точці потрібно шукати планету, а ділянки її можливого розташування надто великі. Дослідники сподіваються, що невдовзі потужна обсерваторія імені Віри Рубін значно розширить можливості пошуку.
Обсерваторія імені Віри Рубін
Сумніви та альтернативи
Частина наукової спільноти, втім, має великі сумніви щодо існування Дев’ятої планети. Після 2016 року, коли співробітники Каліфорнійського технологічного інституту опублікували свою статтю, дослідження об’єктів поясу Койпера продовжувалися. Зокрема, огляди неба Outer Solar System Origins Survey (OSSOS) та Dark Energy Survey знаходили нові тіла по орбіті Нептуна та уточнювали їх орбіти. Математичні розрахунки та комп’ютерне моделювання показали, що на траєкторії тіл у поясі Койпера вплинула міграція Нептуна. Ця планета сформувалася ближче до Сонця, та перемістилася на кілька астрономічних одиниць. Це пояснює популярність високоеліптичних орбіт об’єктів пояса Койпера, крім кількох таких тіл на екстремальних орбітах.
Пояс Койпера
Найбільшим аргументом на користь Дев’ятої планети було унікальне скупчення таких орбіт, спрямованих в одному напрямку. Нове дослідження стверджує: ніякого скупчення немає, орбіти популяції ектремальних транснептунових об’єктів розподілені рівномірно, а гіпотезу про Дев’яту планету привели природні упередження у спостереженнях.
Справа в тому, що спостерігати об’єкти пояса Койпера дуже важко, особливо якщо вони мають дуже витягнуті орбіти. Найлегше фіксувати їх тоді, коли вони знаходяться ближче до Сонця. Крім того, такі об’єкти у кожній частині сонячної системи за допомогою наземних телескопів можна шукати лише на певному проміжку часу протягом року. До того ж, зафіксувати невеликі тьмяні тіла ще важче, адже їх майже не видно на тлі яскравих зірок. Все це призводить до викривлення вибірок таких тіл.
У своїй статті про гіпотетичну дев’яту планету дослідники спиралися на шість екстремальних транснептунових об’єктів, виявлених під час різних оглядів неба з невідомими або невказаними функціями відбору. Саме тому невідомо, чи вони справді спостерігали фізичне скупчення тіл з незвичайними орбітами чи просто побачили обмежену картину, яку неправильно трактували.
Фото взято із сайту un-sci.com
Інша команда у липні 2020 року запропонувала незвичну альтернативу гіпотезі про Планету Х: а що, якщо шукати потрібно зовсім інший об’єкт – первісну чорну дірку? Вона могла сформуватися в ранньому Всесвіті через колапс матерії з високою щільністю. Такі чорні дірки матимуть зовсім невеликий розмір – не більше стиглого яблука! Однак їх маса буде в кілька разів більша за масу Землі.
Крім того, існування первісних дірок могло б пояснити ще один феномен. Масивні об’єкти деформують простір і час, так що шлях світла, що проходить повз, викривляється. Такий ефект називається гравітаційним лінзуванням. Вчені спостерігають мікролінзування у напрямку Чумацького Шляху. Їх можуть створювати об’єкти, маса яких становить до 20 мас Землі.
Пошуки загадкової Планети Х продовжуються. До них навіть можуть долучитись усі охочі: для цього достатньо взяти участь у проекті NASA Backyard Worlds: Planet 9. Волонтерів запрошують шукати об’єкти, що рухаються, на зображеннях телескопа WISE – майже так само, як Клайд Томбо колись шукав Плутон.
