V roku 2006 bolo Pluto zbavené statusu deviatej planéty v slnečnej sústave vďaka úsiliu jedného astronóma Michaela Browna. Spolu so svojimi kolegami objavil a potom ďalšie trpasličie planéty ďaleko za obežnou dráhou Neptúna. Dokázal teda, že Pluto nie je pozoruhodné a dostatočne veľké na to, aby sa dalo nazvať plnohodnotnou planétou. Teraz však Brown a náš krajan Konstantin Batygin tvrdia, že nová Planéta 9 je už takmer otvorená ... a že ju už zostáva len vidieť.
Áno, áno, „takmer otvorenú“ deviatu planétu slnečnej sústavy ešte nikto nevidel! V skutočnosti je jeho objav ovocím dlhých pozorovaní obežných dráh iných planét. Podľa Keplera a Newtona je miesto každej planéty v slnečnej sústave určené jej charakteristikami, najmä hmotnosťou. A ak dráha nezodpovedá parametrom planéty alebo je celkovo anomálna, tak ju ovplyvňuje nejaký iný, nemenej masívny objekt. Prvá planéta objavená matematickými rovnicami, a nie živými pozorovaniami, bola - v roku 1846 bola nájdená na mieste, ktoré vypočítal francúzsky matematik Urbain Le Verrier.
Planéty sa navyše dokážu navzájom veľmi aktívne ovplyvňovať – v minulosti slnečnej sústavy precestovali stovky miliónov kilometrov, približovali sa a vzďaľovali sa od Slnka. Tu sa vyznamenali najmä plynní obri. V mladých planetárnych sústavách absorbujú všetky embryá planét a visia blízko hviezdy – tak blízko ako Merkúr. Z tohto dôvodu sa veľmi zahrievajú a stávajú sa nestabilnými. Vedci nazývajú takéto planéty „horúce Jupitery“ alebo „horúce Neptúny“ – v závislosti od ich hmotnosti a veľkosti.
Nepokojná história slnečnej sústavy
Jupiter, najväčšia a najvplyvnejšia planéta, však všetko v slnečnej sústave zmenil. Pôvodne sa objavil vo vzdialenosti 5 až 10 od Slnka a vyvolal aktívne zrážky rozptýleného materiálu v protoplanetárnom disku okolo hviezdy. To dalo impulz k vytvoreniu ďalších plynných obrov, ako je Saturn alebo Neptún, vo vzdialenostiach rovnako blízkych Slnku.
Novovzniknuté planéty sa však správali „nevďačne“, riadili sa zákonmi gravitácie – svojho „rodiča“ posunuli bližšie k Slnku, na modernú obežnú dráhu Marsu. Tak Jupiter napadol vnútorná časť slnečná sústava. V iných planetárnych systémoch je táto časť najviac nasýtená hmotou a vesmírnymi objektmi. Ale ťažký beh hmoty Jupitera tam rozptýlil embryá planét a asteroidov, hodil ich do jadrovej pece Slnka alebo ich hodil na okraj systému v zóne modernej a.
Nebyť Saturna, ktorý spojil Jupiter s orbitálnou rezonanciou a nevyniesol ho na modernú obežnú dráhu, plynný gigant by mohol úplne zruinovať slnečnú sústavu a vyhodiť z nej 99 % planetárnej hmoty. Jeho cesty však nezostali nepovšimnuté – a tak Neptún a Urán zmenili svoje dráhy a vytvorili väčšinu dlhoperiodických komét.
Nakoniec v slnečnej planetárnej sústave zavládla nezvyčajná rovnováha – plynní obri, ktorí sa tvoria v blízkosti hviezdy, skončili na okraji a „pevné planéty“ ako Zem sa presunuli bližšie k Slnku. Niektorí astronómovia sa však domnievali, že na dosiahnutie takejto rovnováhy je potrebná ďalšia planéta – a dostatočne masívna na to, aby ovplyvnila veľký Neptún a Urán. Po nej, planéte X, pátrali mnohí astronómovia poldruha storočia – a zdá sa, že Brown a Batygin sa k nej konečne dostali.
História hľadania planéty X
Po tom, čo Le Verrier vypočítal Neptún z porúch na obežnej dráhe Uránu, astronómovia zistili, že ani jeho prítomnosť nevysvetľuje vlastnosti obežnej dráhy ľadového obra. Istý čas sa pokúšali nájsť inú planétu, ktorá by mohla ovplyvňovať posledné veľké objekty slnečnej sústavy – podarilo sa im však nájsť len Pluto, ktoré hmotnosťou a smerom obežnej dráhy väčšie telesá nijako rušiť nedokázalo. Problém anomálií Urán-Neptún bol nakoniec vyriešený "", ktorý zmeral hmotnosť Neptúna v roku 1989, a tak zistil, že na obežných dráhach nie sú žiadne rozpory.
V tom čase už výrazne vzrástla sila ďalekohľadov, čo astronómom umožnilo nahliadnuť do hlbín slnečnej sústavy. Bolo objavených veľa transneptúnskych objektov – trpasličích planét a veľkých asteroidov, ktorých najbližší orbitálny bod je od Slnka ďalej ako Neptún. V roku 2005 bola teda objavená už spomínaná Eris, druhá najväčšia trpasličia planéta po Plutu. A v roku 2003 našli objekt s priemerom cez 2 tisíc kilometrov, ktorý sa od Slnka vzďaľuje na vzdialenosť 1,4 × 10 11 km – ďalej ako ktorýkoľvek veľký transneptúnsky objekt! Čoskoro získal celú rodinu „sednoidov“, izolovaných transneptúnskych objektov s podobnými vlastnosťami.
Deviata planéta - kde a prečo?
Astronómovia C. Trujillo a S. Sheppard, kolegovia, objavili pri pozorovaní novoobjavených planetoidov zaujímavý vzor. Väčšina z nich má predĺžené dráhy podobné kométe, ktoré sa nakrátko priblížia „blízko“ k Slnku na vzdialenosť 40 až 70 astronomických jednotiek a potom sa vzdialia na stovky či dokonca tisíce rokov. A čím väčší je objekt, tým silnejšie je jeho odstránenie. Sednoidy sa navyše od Slnka odchýlili rovnakým smerom.
Takáto náhoda môže byť náhoda, ak sa bavíme o jednoduchých kométach – za miliardy rokov histórie slnečnej sústavy ich rozprášili všetky veľké planéty, najmä už spomínaní „cestovatelia“ Jupiter, Urán a Neptún. . Na takúto zhodu v odchýlkach veľkých objektov je však potrebná veľmi veľká planéta, ktorej dráha by sa dostala až do Oortovho oblaku.
Tu sa Brown a Batygin vyznamenali – porovnaním orbitálnych charakteristík sednoidov matematicky zistili, že pravdepodobnosť ich náhodnej zhody je len 0,007 %. Vedci zašli ďalej a urobili počítačový model, zameraný na nájdenie charakteristík planéty, schopných meniť dráhy telies nachádzajúcich sa za Neptúnom. Údaje, ktoré získali v januári 2016, sa stali základom pre oznámenie o predobjavení novej planéty v slnečnej sústave.
Charakteristika planéty X
Brown vo svojich rozhovoroch tvrdí, že pravdepodobnosť nájdenia novej planéty je 90%. Kým však bude s pomocou ďalekohľadu skutočne objavený, je priskoro hovoriť o konečnom objave. Napriek tomu boli zverejnené vypočítané charakteristiky Planéty 9 – budú použité pri budúcich vyhľadávaniach.
- Orbitálne parametre Planéty X sa zrkadlia s parametrami sednoidov – obežná dráha planéty bude stále predĺžená a naklonená voči rovine hlavných planét slnečnej sústavy, ale nasmerovaná opačným smerom. V súlade s tým bude perihélium planéty - bod maximálneho priblíženia k Slnku - 200 astronomických jednotiek v najbližšom bode a afélium - maximálna vzdialenosť - dosiahne 1200 astronomických jednotiek. To je ešte viac ako Sedna! Rok na planéte 9 bude trvať až 20 000 pozemských rokov, čo je čas, ktorý môže trvať, kým sa dokončí celá obežná dráha.
Planétu vzdialenú od Slnka je ťažké odhaliť – na to sú potrebné teleskopy pracujúce v infračervenom spektre, alebo výkonné optické zariadenia, ktoré dokážu zachytiť aj tie najmenšie slnečné odlesky na povrchu. Na infračervených ďalekohľadoch bude práca prebiehať rýchlejšie, ale chyby sú možné – a na optických ďalekohľadoch bude výsledok spoľahlivý, aj keď za cenu času. Infračervený orbitálny teleskop WISE, ktorý v roku 2009 vykonal širokopásmové prieskumy, zatiaľ planétu X nezistil, hoci poskytol pomerne podrobné snímky.
Brown, Batygin a ďalší astronómovia ho preto plánujú nájsť pomocou teleskopu Subaru na Havajských ostrovoch, ktorý je považovaný za jeden z najväčších a najkvalitnejších na svete – priemer jeho hlavného zrkadla presahuje 8 metrov! Okrem toho je schopný pracovať v optickom aj infračervenom rozsahu svetla. Ale aj s takýmto nástrojom bude vedcom trvať najmenej 5 rokov, kým skoncujú s problémom planéty X.
Dvaja americkí astronómovia, z ktorých jeden je rodák z Ruska, ohromili v utorok vedecký svet po tom, čo médiá obleteli senzačné správy: na okraji slnečnej sústavy objavili deviatu planétu! Prvé správy o tom zverejnil Kalifornský technologický inštitút, kde obaja vedci pracujú – a neskôr aj Mike – autoritatívne vedeckých časopisoch veda a príroda.
„Bude tou skutočnou deviatou planétou. Od staroveku boli nájdené iba dve skutočné planéty a toto bude tretia. Je to veľká časť našej slnečnej sústavy, ktorá zostala nezistená, a to je úžasné,“ hovorí Brown.
Uvádza sa, že planéta bola nájdená matematickou analýzou porúch, ktoré zažívajú mnohé ľadové telesá z takzvaného Kuiperovho pásu - obrovskej oblasti vesmíru za obežnou dráhou Pluta. Výpočty ukázali, že planéta obieha okolo Slnka vo vzdialenosti 20 obežných dráh Neptúna, jej hmotnosť je 10-krát väčšia ako hmotnosť Zeme.
Kvôli takej vzdialenosti od Slnka nie je planéta viditeľná a urobí kompletnú revolúciu okolo Slnka za 10-20 tisíc rokov.
"Aj keď sme boli spočiatku skeptickí, že táto planéta môže existovať, ako sme pokračovali v skúmaní jej obežnej dráhy, stále viac sme si boli istí, že tam naozaj je," povedal Batygin.
Vypočítaná hmotnosť objektu nenechá nikoho na pochybách, že ho možno s plnou istotou pripísať planéte, pretože je 5-tisíckrát ťažší ako Pluto! Na rozdiel od obrovského množstva malých objektov v slnečnej sústave, ako sú trpasličie planéty, deviata planéta gravitačne dominuje rozšírenej oblasti Kuiperovho pásu, kde rotuje. Navyše je táto oblasť oveľa väčšia a priestory ovládané všetkými ostatnými známymi planétami slnečnej sústavy.
To z nej, povedané Brownovými slovami, robí „najplanetárnejšiu z planét slnečnej sústavy“.
Mike Brown a Konstantin Batygin
Práca vedcov, ktorá sa môže stať epochálnou, s názvom „Dôkaz pre vzdialenú obrovskú planétu v slnečnej sústave“ je publikovaná v časopise Astronomický časopis. Autori v nej nachádzajú vysvetlenie mnohých už skôr objavených čŕt v pohybe ľadových telies v Kuiperovom páse.
Hľadanie planéty sa začalo v roku 2014, keď bývalý Brownov študent publikoval článok, v ktorom tvrdil, že 13 najvzdialenejších objektov Kuiperovho pásu malo vo svojom pohybe podobné zvláštnosti. Potom bola navrhnutá verzia existencie blízkej malej planéty. Brown potom túto verziu nepodporoval, ale pokračoval vo výpočtoch. Spolu s Batyginom začali rok a pol projekt skúmania obežných dráh týchto telies.
Caltech/R.Hurt (IPAC)
Pomerne skoro si Batygin a Brown uvedomili, že obežné dráhy šiestich z týchto objektov prechádzajú blízko tej istej oblasti vesmíru, napriek tomu, že všetky obežné dráhy sú odlišné. „Je to ako pozerať sa na šesť hodín na šiestich ručičkách, ktoré bežia rôznymi rýchlosťami a v tej chvíli ukazujú rovnaký čas. Pravdepodobnosť je asi 1/100,“ vysvetľuje Brown. Navyše sa ukázalo, že dráhy všetkých šiestich telies sú voči rovine ekliptiky sklonené pod uhlom 30 stupňov. „V skutočnosti to nemohlo byť náhodné. Začali sme teda pátrať po tom, čo tvorilo tieto dráhy, “vysvetlil astronóm.
Takmer náhodou si vedci všimli, že ak do výpočtov vložíte ťažkú planétu,
ktorého perihélium je 180 stupňov od perihélia týchto šiestich telies (teda samotné Slnko je medzi nimi), potom jeho poruchy vysvetlia pozorovaný obraz.
"Bola to zdravá reakcia - takáto geometria je nemožná, obežné dráhy nemôžu byť dlhodobo stabilné, pretože to nakoniec povedie ku kolízii objektov," verí Batygin. Mechanizmus známy v nebeskej mechanike ako rezonancie stredných pohybov to však neumožňuje: objekty, ktoré sa k sebe približujú, si vymieňajú energiu a odletujú.
Na každé štyri otáčky deviatej planéty pripadá deväť otáčok tých istých objektov a nikdy sa nezrazia. Ako to už v astronómii býva, hypotéza sa potvrdila, keď sa potvrdil predpoklad, ktorý predpovedala. Ukázalo sa, že transneptúnsky objekt Sedna, ktorý v roku 2003 objavili Brown, Trujillo a Rabinowitz, a ďalší podobný objekt 2012 VP113 mierne odchyľujú svoje dráhy tam, kde sa predpokladalo. Ale hlavný predpoklad, ktorý sa naplnil, je existencia, vďaka ťažkej planéte v Kuiperovom páse, objektov, ktorých rotačná rovina je úplne kolmá na rovinu slnečnej sústavy.
Ukázalo sa, že za posledné tri roky astronómovia našli najmenej štyri také objekty, ktorých obežné dráhy zodpovedajú predpovediam.
Odkiaľ sa vzala planéta ukrytá v hlbinách Kuiperovho pásu? Vedci sa domnievajú, že v slnečnej sústave boli pôvodne štyri jadrá, ktoré tvorili Jupiter, Saturn, Urán a Neptún. "Mohlo ich však byť päť," hovorí Brown. Táto piata protoplanéta, ktorá sa príliš priblížila k Jupiteru alebo Saturnu, by mohla byť vymrštená na vzdialenú excentrickú dráhu.
Podľa vedcov, ak je planéta teraz blízko svojho perihélia, môžete to hľadať v minulých prieskumoch oblohy. Ak sa jej podarí odísť, môžu ju zachytiť teleskopy ako 10-metrové prístroje na observatóriu Keck.
planéta sa napokon nikdy nepribližuje k Slnku na vzdialenosť menšiu ako 200 obehov Zeme.
Medzi vedcami neexistuje konsenzus o objave. , špecialista na dynamiku tela z Nice, si je istý, že táto planéta existuje. Ale nie každý si to myslí. „Vo svojej kariére som videl veľa, veľa takýchto vyhlásení. A ukázalo sa, že všetci sa mýlili, “hovorí Hal Levison, planetárny vedec z Inštitútu v Boulderi (Colorado).
Pluto bolo do roku 2009 považované za deviatu planétu slnečnej sústavy, objavené v roku 1930 aj vďaka rozboru porúch, ktoré vytváralo. Pluto bolo Medzinárodnou astronomickou úniou degradované na trpasličiu planétu. Nedávno niektorí astronómovia vytvorili hnutie, aby ho vrátili do planetárneho stavu po objavoch sondy New Horizons.
Jeden z prvých rozhovorov, ktoré Konstantin Batygin poskytol korešpondentovi Gazeta.Ru.
- Konstantin, hľadanie telies v Kuiperovom páse nie je medzi astronómami veľmi populárna téma, koľko ľudí to robí?
„Myslím, že na svete je niečo cez sto ľudí. Ukázalo sa, že najvzdialenejšie objekty v slnečnej sústave, vo fyzickom priestore, sa pozerajú rovnakým smerom. A jediný teoreticky správny model, ktorý by sme mohli skonštruovať, je ten, kde ich obežné dráhy drží gravitácia jednej planéty.
- Aké sú vyhliadky na nájdenie planéty pomocou ďalekohľadov?
„Myslím si, že sa to dá urobiť v najbližších dvoch až piatich rokoch. To si vyžaduje znalosť obežnej dráhy a dostatočný čas na pozorovanie na ďalekohľadoch. Poznanie obežnej dráhy je to, čo sme robili v tomto článku. Aby ste to našli, musíte vedieť, kde hľadať. Momentálne poznáme len jej najbližšiu časť.
— Viem, že si sa narodil v Moskve. Ako si sa dostal do USA?
- Do roku 1994 sme žili v Rusku, v Moskve som skončil 1. ročník. Presťahovali sme sa do Japonska, žili sme tam šesť rokov, kde som študoval od 3. do 6. ročníka a druhý ročník som vynechal, pretože som bol príliš vysoký. Potom študoval na ruskej škole na veľvyslanectve v Tokiu. V roku 1999 som sa presťahoval do Kalifornie, kde som promoval stredná škola, univerzitná a postgraduálna škola na Caltech.
- Veľa šťastia, dúfame, že sa váš objav potvrdí a vaše priezvisko uvidíme v učebniciach!
- Vďaka.
Vedci z Caltechu Michael Brown a Konstantin Batygin poskytli dôkazy o existencii obrovskej planéty v slnečnej sústave, ktorá sa nachádza ešte ďalej od Slnka ako Pluto.
Vedci oznámili, že sa im ho zatiaľ nepodarilo vidieť cez ďalekohľad. Planétu podľa nich objavili pri štúdiu pohybu malých nebeských telies v hlbokom vesmíre. Hmotnosť nebeské telo asi 10-násobok hmotnosti Zeme, ale vedci ešte musia overiť jeho existenciu.
Astronómovia inštitútu majú len približnú predstavu o tom, kde by mohla byť planéta na hviezdnej oblohe, a ich návrh nepochybne spustí kampaň na jej nájdenie.
"Na Zemi je veľa teleskopov, ktoré sú teoreticky schopné ju nájsť. Naozaj dúfam, že teraz, po našom oznámení, začnú ľudia na celom svete pátrať po deviatej planéte," povedal Michael Brown.
Eliptická dráha
Podľa vedcov, vesmírny objekt je asi 20-krát ďalej od Slnka ako Neptún, ktorý je vzdialený 4,5 miliardy km.
Na rozdiel od takmer kruhových obežných dráh iných planét Slnečnej sústavy sa tento objekt má pohybovať po eliptickej dráhe a úplná revolúcia okolo Slnka trvá od 10-tisíc do 20-tisíc rokov.
Vedci skúmali pohyb objektov pozostávajúcich najmä z ľadu v Kuiperovom páse. Pluto je v tomto páse.
Výskumníci si všimli určité umiestnenie niektorých telies v Páse, najmä takých veľkých objektov ako Sedna a 2012 VP113. Podľa ich názoru sa to dá vysvetliť iba prítomnosťou neznámeho veľkého vesmírneho objektu.
„Všetky najvzdialenejšie objekty sa pohybujú rovnakým smerom po nevysvetliteľnej trajektórii a my sme si uvedomili, že jediným vysvetlením je existencia veľkej vzdialenej planéty, ktorá ich drží pohromade, keď obiehajú okolo Slnka,“ povedal Brown.
Planéta X
Myšlienka existencie takzvanej planéty X, ktorá sa nachádza na periférii slnečnej sústavy, sa vo vedeckých kruhoch diskutuje už viac ako 100 rokov. Je zapamätaná a potom zabudnutá.
Súčasné špekulácie sú obzvlášť zaujímavé kvôli hlavnému autorovi štúdie.
Brown sa špecializuje na vyhľadávanie vzdialených objektov a práve jeho objav trpasličej planéty Eris v Kuiperovom páse v roku 2005 viedol k tomu, že Pluto o rok neskôr stratilo planetárny status. Potom sa predpokladalo, že Eris je o niečo väčšia ako Pluto, ale teraz sa ukázalo, že je o niečo menšia ako Pluto.
Výskumníci študujúci vzdialené objekty v slnečnej sústave už nejaký čas špekulujú o možnosti planéty veľkosti Marsu alebo Zeme kvôli veľkosti a tvaru planét v Kuiperovom páse. Ale kým neuvidíte planétu cez ďalekohľad, myšlienka jej existencie bude vnímaná skepticky.
Štúdia Michaela Browna a Konstantina Batygina bola publikovaná v časopise Astronomical Journal.
Vedci z Kalifornského technologického inštitútu oznámili objav. Zatiaľ nikto nový objekt cez ďalekohľad nevidel. Podľa Michaela Browna a Konstantina Batygina bola planéta objavená analýzou údajov o gravitačnej perturbácii, ktorú pôsobí na iné nebeské telesá. Meno jej zatiaľ nebolo dané, no vedcom sa podarilo určiť rôzne parametre. Váži 10-krát viac ako Zem. Autor: chemické zloženie nová planéta pripomína dvoch plynných obrov – Urán a Neptún. Mimochodom, svojou veľkosťou sa podobá Neptúnu a je ešte ďalej od Slnka ako Pluto, ktoré pre svoju skromnú veľkosť stratilo status planéty. Potvrdenie existencie nebeského telesa bude trvať päť rokov. Vedci si rezervovali čas v japonskom observatóriu na Havaji. Pravdepodobnosť, že ich objav je nesprávny, je 0,007 percenta. Nová planéta, ak bude objav uznaný, bude deviatou v slnečnej sústave.
Zdá sa, že slnečná sústava má novú deviatu planétu. Dvaja vedci dnes oznámili dôkazy, že teleso takmer veľkosti Neptúna – no zatiaľ neviditeľné – obieha okolo Slnka každých 15 000 rokov. Počas detstva slnečnej sústavy pred 4,5 miliardami rokov, hovoria, bola obria planéta vyrazená z oblasti tvoriacej planétu blízko Slnka. Spomalená plynom sa planéta usadila na vzdialenú eliptickú obežnú dráhu, kde číha dodnes.
Toto tvrdenie je zatiaľ najsilnejšie v stáročia trvajúcom hľadaní „planéty X“ za Neptúnom. Toto pátranie bolo sužované pritiahnutými tvrdeniami a dokonca aj priamym šarlatánstvom. Nové dôkazy však pochádzajú od dvojice uznávaných planetárnych vedcov, Konstantina Batygina a Mikea Browna z Kalifornského technologického inštitútu (Caltech) v Pasadene, ktorí sa na nevyhnutnú skepsu pripravili podrobnými analýzami obežných dráh iných vzdialených objektov a počítačovými mesiacmi. simulácie. „Ak poviete: ‚Máme dôkazy pre planétu X‘, takmer každý astronóm povie: ‚Toto znova? Títo chlapci sú zjavne blázni.‘ Ja by som tiež,“ hovorí Brown. Prečo je to iné? Je to iné, pretože tentoraz máme pravdu."
LANCE HAYASHIDA/CALTECH
Vonkajší vedci tvrdia, že ich výpočty sa zhodujú a vyjadrujú zmes opatrnosti a vzrušenia z výsledku. „Nedokázal som si predstaviť väčší problém, ak – a to je samozrejme tučné „ak“ – ak sa ukáže, že je to správne,“ hovorí Gregory Laughlin, planetárny vedec z Kalifornskej univerzity (UC), Santa Cruz. "To, čo je na tom vzrušujúce, sa dá zistiť."
Batygin a Brown odvodili jeho prítomnosť zo zvláštneho zoskupenia šiestich predtým známych objektov, ktoré obiehajú za Neptúnom. Hovorí sa, že existuje len 0,007% šanca, alebo asi jedna z 15 000, že zhlukovanie môže byť náhoda. Namiesto toho hovoria, že planéta s hmotnosťou 10 Zemí zahnala šesť objektov na ich podivné eliptické dráhy, naklonené mimo rovinu slnečnej sústavy.
Dráha odvodenej planéty je podobne naklonená, ako aj natiahnutá do vzdialeností, ktoré explodujú predchádzajúce koncepcie slnečnej sústavy. Jeho najbližšie priblíženie k Slnku je sedemkrát ďalej ako Neptún alebo 200 astronomických jednotiek (AU). (AU je vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom, asi 150 miliónov kilometrov.) A Planéta X by sa mohla pohybovať až do vzdialenosti 600 až 1200 AU, ďaleko za Kuiperov pás, oblasť malých ľadových svetov, ktorá začína na okraji Neptúna okolo 30. AU.
Ak je tam planéta X, hovoria Brown a Batygin, astronómovia by mali nájsť viac objektov na obežných dráhach, ktoré sú tvarované ťahom skrytého obra. Brown však vie, že objavu naozaj nikto neuverí, kým sa v hľadáčiku teleskopu neobjaví samotná planéta X. "Kým nedôjde k priamej detekcii, je to hypotéza - dokonca potenciálne veľmi dobrá hypotéza," hovorí. Tím má čas na jednom veľkom teleskope na Havaji, ktorý je vhodný na hľadanie, a dúfajú, že sa k lovu pridajú aj ďalší astronómovia.
Batygin a Brown dnes zverejnili výsledok v The Astronomical Journal. Alessandro Morbidelli, planetárny dynamik na observatóriu v Nice vo Francúzsku, vykonal partnerskú recenziu tohto článku. Vo vyhlásení hovorí, že Batygin a Brown urobili "veľmi solídny argument" a že je "celkom presvedčený o existencii vzdialenej planéty."
Bojovať za novú deviatu planétu je pre Browna ironická úloha; je známy skôr ako zabijak planét. Jeho objav Eris v roku 2005, vzdialeného ľadového sveta takmer rovnakej veľkosti ako Pluto, odhalil, že to, čo sa považovalo za najvzdialenejšiu planétu, bolo len jedným z mnohých svetov v Kuiperovom páse. Astronómovia okamžite preklasifikovali Pluto na trpasličiu planétu – ságu, ktorú Brown opísal vo svojej knihe Ako som zabil Pluto.
Teraz sa pridal k stáročnému hľadaniu nových planét. Jeho metóda - odvodzujúca existenciu planéty X z jej strašidelných gravitačných účinkov - má úctyhodný záznam. V roku 1846 napríklad francúzsky matematik Urbain Le Verrier predpovedal existenciu obrovskej planéty z nepravidelností na obežnej dráhe Uránu. Astronómovia z Berlínskeho observatória našli novú planétu Neptún, kde mala byť, čo vyvolalo mediálnu senzáciu.
Zostávajúce čkanie na obežnej dráhe Uránu viedli vedcov k myšlienke, že by mohla existovať ešte jedna planéta a v roku 1906 Percival Lowell, bohatý magnát, začal vo svojom novom observatóriu vo Flagstaffe v Arizone hľadať to, čo nazval „Planéta X“. V roku 1930 sa objavilo Pluto - ale bolo príliš malé na to, aby sa dalo zmysluplne ťahať za Urán. O viac ako pol storočia neskôr nové výpočty založené na meraniach kozmickej lode Voyager odhalili, že obežné dráhy Uránu a Neptúna sú samé o sebe v poriadku: Žiadna planéta X nebola potrebná.
Pôvab planéty X však pretrvával. Napríklad v osemdesiatych rokoch vedci navrhli, že neviditeľná hviezda hnedého trpaslíka by mohla spôsobiť periodické vymieranie na Zemi spúšťaním fúzií komét. V deväťdesiatych rokoch minulého storočia vedci privolali planétu veľkosti Jupitera na okraji slnečnej sústavy, aby vysvetlili pôvod určitých čudných komét. Len minulý mesiac výskumníci tvrdili, že zachytili slabú mikrovlnnú žiaru veľkej kamennej planéty vzdialenej asi 300 AU pomocou radu teleskopických tanierov v Čile s názvom Atacama Large Millimeter Array (ALMA). (Brown bol jedným z mnohých skeptikov a poznamenal, že úzke zorné pole ALMA spôsobilo, že šance na nájdenie takéhoto objektu sú mizivé.)
Brown prvýkrát tušil svoj súčasný lom v roku 2003, keď viedol tím, ktorý našiel Sednu, objekt o niečo menší ako Eris a Pluto. Zvláštna, vzdialená obežná dráha zo Sedny urobila v tom čase najvzdialenejší známy objekt v slnečnej sústave. Jeho perihélium alebo najbližší bod k slnku ležal vo vzdialenosti 76 AU, za Kuiperovým pásom a ďaleko mimo vplyvu Neptúnovej gravitácie. Dôsledok bol jasný: Niečo masívne, ďaleko za Neptúnom, muselo vytiahnuť Sednu na jej vzdialenú obežnú dráhu.
(DATA)JPL; BATYGIN A BROWN/CALTECH; (DIAGRAM) A. CUADRA/ VEDA
To niečo nemuselo byť planéta. Gravitačné postrčenie Sedny mohlo pochádzať z prechádzajúcej hviezdy alebo z jednej z mnohých ďalších hviezdnych škôlok, ktoré obklopovali rodiace sa slnko v čase formovania slnečnej sústavy.
Odvtedy sa na podobných dráhach objavilo niekoľko ďalších ľadových objektov. Spojením Sedny s piatimi ďalšími čudákmi Brown hovorí, že vylúčil hviezdy ako neviditeľný vplyv: Len planéta môže vysvetliť takéto zvláštne dráhy. Z jeho troch hlavných objavov – Eris, Sedna a teraz potenciálne aj Planet X-Brown hovorí, že posledný je najsenzačnejší. Zabiť Pluto bola zábava. Nájsť Sednu bolo vedecky zaujímavé,“ hovorí. "Ale toto, toto je hlava a ramená nad všetko ostatné."
Brown a Batygin boli takmer porazení. Sedna bola roky jediným vodítkom k poruche spoza Neptúna. Potom v roku 2014 Scott Sheppard a Chad Trujillo (bývalý postgraduálny študent Brownovej univerzity) publikovali článok popisujúci objav VP113, ďalšieho objektu, ktorý sa nikdy nepribližuje k slnku. Sheppard z Carnegie Institution for Science vo Washingtone, D.C. a Trujillo z Gemini Observatory na Havaji, si boli dobre vedomí dôsledkov. Začali skúmať obežné dráhy týchto dvoch objektov spolu s 10 ďalšími čudákmi. Všimli si, že v perihéliu sa všetko priblížilo k rovine slnečnej sústavy, v ktorej obieha Zem, nazývanej ekliptika. V dokumente Sheppard a Trujillo poukázali na zvláštne zhlukovanie a poukázali na možnosť, že vzdialená veľká planéta nahnala objekty blízko ekliptiky. Ale výsledok už ďalej nestlačili.
Neskôr toho roku na Caltechu Batygin a Brown začali diskutovať o výsledkoch. Batygin hovorí, že pri vykresľovaní obežných dráh vzdialených objektov si uvedomili, že vzor, ktorý si Sheppard a Trujillo všimli, „bol len polovicou príbehu“. Objekty v blízkosti ekliptiky boli nielen v perihéliách, ale ich perihéliá boli fyzicky zoskupené v priestore (pozri diagram vyššie).
Nasledujúci rok duo tajne diskutovalo o vzore a o tom, čo to znamená. Bol to ľahký vzťah a ich schopnosti sa navzájom dopĺňali. Batygin, 29-ročný malý počítačový modelár, šiel na vysokú školu na UC Santa Cruz kvôli pláži a možnosti hrať v rockovej kapele. Ale zapísal sa tam modelovaním osudu slnečnej sústavy v priebehu miliárd rokov, pričom ukázal, že v zriedkavých prípadoch bola nestabilná: Merkúr sa môže ponoriť do Slnka alebo sa zraziť s Venušou. „Pre vysokoškoláka to bol úžasný úspech,“ hovorí Laughlin, ktorý s ním v tom čase spolupracoval.
Brown, 50, je astronóm v oblasti pozorovania s citom pre dramatické objavy a sebadôverou, ktorá sa vyrovná. Do práce nosí šortky a sandále, nohy si vyloží na stôl a má prievan, ktorý maskuje intenzitu a ambície. Má nastavený program na vyhľadávanie údajov pre planétu X z veľkého teleskopu v momente, keď budú koncom tohto roka verejne dostupné.
Ich kancelárie sú od seba pár dverí nižšie. "Môj gauč je krajší, takže máme tendenciu sa viac rozprávať v mojej kancelárii," hovorí Batygin. "Máme tendenciu viac sa pozerať na údaje v Mike's." Dokonca sa stali kamarátmi na cvičenie a diskutovali o svojich nápadoch, keď čakali, kým sa dostanú do vody na triatlone v Los Angeles v Kalifornii na jar 2015.
Najprv rozdelili tucet objektov, ktoré skúmali Sheppard a Trujillo, k šiestim najvzdialenejším, ktoré objavili šiestimi rôznymi prieskumami na šiestich rôznych teleskopoch. To znížilo pravdepodobnosť, že zhlukovanie môže byť spôsobené skreslením pozorovania, ako je nasmerovanie ďalekohľadu na určitú časť oblohy.
Batygin začal do svojich modelov slnečnej sústavy nasadzovať planéty X rôznych veľkostí a obežných dráh, aby zistil, ktorá verzia najlepšie vysvetľuje cesty objektov. Niektoré spustenia počítača trvali mesiace. Pre planétu X sa objavila obľúbená veľkosť – od 5 do 15 hmotností Zeme – ako aj preferovaná orbita: protiľahlá vo vesmíre od šiestich malých objektov, takže jej perihélium je v rovnakom smere ako afélium šiestich objektov alebo najvzdialenejší bod. zo slnka. Obežné dráhy šestky sa križujú s dráhou planéty X, ale nie vtedy, keď je nablízku veľký tyran a mohol by ich narušiť. Posledné zjavenie prišlo pred 2 mesiacmi, keď Batyginove simulácie ukázali, že Planéta X by mala tiež tvarovať dráhy objektov, ktoré sa vrhajú do slnečnej sústavy zhora a zdola, takmer ortogonálne k ekliptike. "Vyvolalo to túto spomienku," hovorí Brown. "Tieto predmety som už videl." Ukazuje sa, že od roku 2002 päť z týchto vysoko naklonených objektov Kuiperovho pásu bol objavené a ich pôvod je do značnej miery neobjasnený. "Nielenže sú tam, ale sú presne na miestach, ktoré sme predpovedali," hovorí Brown. "Vtedy som si uvedomil, že to nie je len zaujímavý a dobrý nápad - je to skutočne skutočné."
Sheppard, ktorý spolu s Trujillom tiež tušil neviditeľnú planétu, hovorí Batygin a Brown „posúvali náš výsledok na ďalšiu úroveň. ...Dostali sa hlboko do dynamiky, niečo, s čím Chad a ja nie sme naozaj dobrí. Preto si myslím, že je to vzrušujúce."
Iní, ako planetárny vedec Dave Jewitt, ktorý objavil Kuiperov pás, sú opatrnejší. Pravdepodobnosť 0,007%, že zoskupenie šiestich objektov je náhodné, dáva tvrdeniu planéty štatistickú významnosť 3,8 sigma-nad hranicou 3-sigma, ktorá sa zvyčajne vyžaduje, aby sa brala vážne, ale nie je to 5 sigma, ktoré sa niekedy používa v oblastiach ako časticová fyzika. To znepokojuje Jewitta, ktorý už predtým videl zmiznutie mnohých výsledkov 3-sigma. Batygin a Brown zredukovaním tuctu predmetov, ktoré skúmali Sheppard a Trujillo na šesť, oslabili svoje tvrdenie, hovorí. "Obávam sa, že nájdenie jediného nového objektu, ktorý nie je v skupine, by zničilo celú budovu," hovorí Jewitt, ktorý je na UC Los Angeles. "Je to hra o paličkách len so šiestimi palicami."
(OBRÁZKY) WIKIMEDIA COMMONS; NASA/JPL-CALTECH; A. CUADRA/ VEDA ; NASA/JHUAPL/SWRI; (DIAGRAM) A. CUADRA/ VEDA
Na prvý pohľad ďalší potenciálny problém pochádza zo satelitu NASA Widefield Infrared Survey Explorer (WISE), ktorý dokončil celooblohový prieskum hľadajúci teplo hnedých trpaslíkov alebo obrích planét. Podľa štúdie Kevina Luhmana z roku 2013, astronóma z Pensylvánskej štátnej univerzity, University Park, vylúčila existenciu planéty Saturn alebo väčšej planéty až do vzdialenosti 10 000 AU. Luhman však poznamenáva, že ak má planéta X veľkosť Neptúna alebo je menšia, ako hovoria Batygin a Brown, WISE by ju minul. Hovorí, že existuje malá šanca na detekciu v inom súbore údajov WISE na dlhších vlnových dĺžkach - citlivých na chladnejšie žiarenie - ktoré boli zhromaždené pre 20% oblohy. Luhman teraz tieto údaje analyzuje.
Aj keď Batygin a Brown dokážu presvedčiť ostatných astronómov, že planéta X existuje, čelia ďalšej výzve: vysvetliť, ako skončila tak ďaleko od Slnka. V takýchto vzdialenostiach bol protoplanetárny disk prachu a plynu pravdepodobne príliš tenký na to, aby podporoval rast planéty. A aj keby sa planéta X uchytila ako planetesimála, na svojej obrovskej, lenivej obežnej dráhe by sa pohybovala príliš pomaly na to, aby nazbierala dostatok materiálu na to, aby sa stala obrom.
Namiesto toho Batygin a Brown navrhujú, že planéta X sa vytvorila oveľa bližšie k Slnku spolu s Jupiterom, Saturnom, Uránom a Neptúnom. Počítačové modely ukázali, že raná slnečná sústava bola búrlivým biliardovým stolom s desiatkami alebo dokonca stovkami planetárnych stavebných blokov veľkosti Zeme. Mohla sa tam ľahko sformovať ďalšia embryonálna obrovská planéta, len aby bola vystrelená smerom von gravitačným kopom od iného plynného obra.
Je ťažšie vysvetliť, prečo sa planéta X nevrátila späť na miesto, kde začala, alebo úplne neopustila slnečnú sústavu. Batygin však hovorí, že zvyškový plyn v protoplanetárnom disku mohol vyvinúť dostatočný odpor na spomalenie planéty natoľko, aby sa usadila na vzdialenú obežnú dráhu a zostala v slnečnej sústave. To by sa mohlo stať, ak by k vyvrhnutiu došlo, keď bola slnečná sústava stará 3 až 10 miliónov rokov, hovorí, predtým, ako by sa všetok plyn v disku stratil vo vesmíre.
Hal Levison, planetárny dynamik v Southwest Research Institute v Boulder, Colorado, súhlasí s tým, že niečo musí vytvárať orbitálne usporiadanie, ktoré Batygin a Brown zistili. Ale hovorí, že príbeh o pôvode, ktorý vyvinuli pre planétu X, a ich špeciálna prosba o plynom spomalenú katapultáciu spolu vytvárajú „udalosť s nízkou pravdepodobnosťou“. Iní výskumníci sú pozitívnejšie. Navrhovaný scenár je pravdepodobný, hovorí Laughlin. "Zvyčajne sú takéto veci nesprávne, ale z tohto som naozaj nadšený," hovorí. "To je lepšie ako hod mincou."
To všetko znamená, že planéta X zostane v limbu, kým sa skutočne nenájde.
Astronómovia majú niekoľko dobrých nápadov, kam sa pozrieť, no spozorovať novú planétu nebude ľahké. Pretože objekty na vysoko eliptických dráhach sa pohybujú najrýchlejšie, keď sú blízko Slnka, planéta X trávi veľmi málo času vo vzdialenosti 200 AU. A keby tam bol práve teraz, hovorí Brown, bol by taký jasný, že by ho astronómovia pravdepodobne už zbadali.
Namiesto toho bude Planéta X pravdepodobne tráviť väčšinu času v blízkosti afélia a pomaly klusať vo vzdialenosti medzi 600 a 1200 AU. Väčšina teleskopov schopných vidieť matný objekt na takéto vzdialenosti, ako napríklad Hubbleov vesmírny teleskop alebo 10-metrový Keckov ďalekohľad na Havaji, má extrémne malé zorné polia. Bolo by to ako hľadať ihlu v kope sena pohľadom cez slamku na pitie.
Jeden ďalekohľad môže pomôcť: Subaru, 8-metrový ďalekohľad na Havaji, ktorý vlastní Japonsko. Má dostatočnú plochu na zhromažďovanie svetla na detekciu takého slabého objektu, spolu s obrovským zorným poľom - 75-krát väčším ako má Keckov teleskop. To umožňuje astronómom každú noc skenovať veľké pásy oblohy. Batygin a Brown používajú Subaru na hľadanie Planéty X – a koordinujú svoje úsilie so svojimi bývalými konkurentmi Sheppardom a Trujillo, ktorí sa tiež zapojili do lovu so Subaru. Brown hovorí, že dvom tímom bude trvať asi 5 rokov, kým prehľadajú väčšinu oblasti, kde by sa mohla ukrývať planéta X.
Teleskop Subaru, NAOJ
Ak sa pátranie prevalí, ako by sa mal volať nový člen rodiny slnka? Brown hovorí, že je priskoro sa tým zaoberať a úzkostlivo sa vyhýba ponúkaniu návrhov. Zatiaľ to spolu s Batyginom nazývajú Planéta Deväť (a minulý rok neformálne Planéta Phattie z 90. rokov slangovo znamená „cool“). Brown poznamenáva, že ani Urán, ani Neptún – dve planéty objavené v modernej dobe – ich objavitelia nakoniec nepomenovali, a myslí si, že je to pravdepodobne dobrá vec. Je väčší ako ktorýkoľvek človek, hovorí: "Je to niečo ako nájsť nový kontinent na Zemi."
Je si však istý, že planéta X si na rozdiel od Pluta zaslúži byť nazývaná planétou. Niečo veľké ako Neptún v slnečnej sústave? Ani sa nepýtaj. "Nikto by sa s tým nepohádal, dokonca ani ja."
MOSKVA 17. marca - RIA Novosti, Tatyana Pichugina. Deviata planéta od Slnka bude podľa amerických astronómov objavená v nasledujúcom desaťročí. Pohybuje sa po eliptickej obežnej dráhe v Kuiperovom páse, málo prebádanej oblasti ďaleko za Neptúnom. Nové údaje nenechávajú žiadne pochybnosti o tom, že v slnečnej sústave existuje super-Zem.
Kto kreslí obežné dráhy
Človek študuje slnečnú sústavu už viac ako tisícročie, no bielych škvŕn je stále dosť. Napríklad v 80. rokoch 20. storočia astronómovia nadšene hľadali Nemesis – tmavú hviezdu, partnerku Slnka. Predpokladalo sa, že by to mohlo spôsobiť ekologickú katastrofu na Zemi pred 65 miliónmi rokov, keď zomreli dinosaury.
Pluto sa kedysi považovalo za deviatu planétu slnečnej sústavy, no v roku 2006 bolo tohto statusu zbavené, preklasifikované na trpasličiu planétu, v skutočnosti asteroid. Iniciátorom bol americký astronóm Michael Brown z California Institute of Technology (USA). To všetko opísal v knihe "Ako som zabil Pluto a prečo to bolo nevyhnutné."
Pátranie po vražednej hviezde sa neskončilo ničím, no o desať rokov neskôr dokázali existenciu Kuiperovho pásu – oblasti, kde sa sústreďujú ľadové úlomky hmoty, ktoré zostali po vzniku slnečnej sústavy. Najväčšie majú okolo deväťsto kilometrov. Celkovo tam bolo objavených asi dvetisíc nebeských telies.
Brown cielene skúma Kuiperov pás a hľadá ďalšie transneptúnske objekty – teda také, ktoré sú od Slnka ďalej ako Neptún. Objavil 27 nebeských telies vrátane trpasličích planét Sedna a Eridu.
Medzi transneptúnskymi objektmi sú anomálne objekty, ktorých dráhy sú veľmi pretiahnuté: ich hlavné poloosi siahajú cez 250 astronomických jednotiek (vzdialenosti od Slnka k Zemi), avšak body dráh najbližšie k hviezde sú v ten istý región. Aby vysvetlil túto zvláštnosť, Brown spolu so svojím kolegom z Caltechu Konstantinom Batyginom v roku 2016 predložili hypotézu o existencii ďalšej planéty na okraji slnečnej sústavy.
© CC0 / nagualdesign / CaltechNiektoré telesá v ďalekom Kuiperovom páse majú predĺžené obežné dráhy, pričom perihélium sa sústreďuje na jednom mieste. Bodkovaná čiara označuje obežnú dráhu hypotetickej deviatej planéty predpovedanej v roku 2016
© CC0 / nagualdesign / Caltech
Niektoré telesá v ďalekom Kuiperovom páse majú predĺžené obežné dráhy, pričom perihélium sa sústreďuje na jednom mieste. Bodkovaná čiara označuje obežnú dráhu hypotetickej deviatej planéty predpovedanej v roku 2016
Mimo súťaže
Pri hľadaní novej planéty boli vrhnuté značné sily, amatérski astronómovia boli spojení - bezvýsledne. Napriek tomu hypotéza nebola zavrhnutá, práve naopak, teraz sa zdá byť ešte rozumnejšia. "Obávali sme sa, že bude existovať jednoduchšie alebo prirodzenejšie vysvetlenie anomálií, ktoré vidíme v údajoch, a že hypotéza Planéty Deväť bude čoskoro irelevantná. To sa však nestalo. Hypotéza celkom úspešne obstála v skúške časom." “, píše Konstantin Batygin na svojom blogu.
Sú len dve alternatívne verzie vysvetľujúce anomálie na dráhach najvzdialenejších objektov Kuiperovho pásu. Prvým je pozorovacia chyba. Jej analýze je venovaná novinka od Browna a Batygina, publikovaná v januári v časopise The Astronomical Journal. Vedci vďaka chybe vypočítali pravdepodobnosť, s akou obežné dráhy týchto telies vyzerajú presne tak, ako ich vidno teraz. Výsledkom sú len dve desatiny percenta. Záver: pozorované zvláštnosti sú štatisticky významné.
Ďalšou alternatívou je existencia ďalšieho masívneho disku v slnečnej sústave, pozostávajúceho z ľadových planetesimál – zvyškov protoplanetárneho disku, ktorého gravitácia ťahá dráhy transneptúnskych objektov rovnakým spôsobom, ako by to urobila celá planéta. Ale, poznamenáva Michael Brown, tento scenár je ešte zložitejší.
Super-Zem v slnečnej sústave?
Výsledky dvojročného hľadania deviatej planéty zhrnuli Brown a Batygin, ktoré spoločne s kolegami z Michiganskej univerzity pripravili pre časopis „Physics Reports“. Vedci znovu analyzovali všetky fakty, spresnili charakteristiky hypotetickej planéty, vykonali numerické simulácie a poskytli presvedčivé dôkazy o jej existencii.
Deviata planéta je vo všetkých ohľadoch dvakrát menšia, ako sa zdalo pred tromi rokmi, vysvetľuje Batygin. Hlavná poloos jej dráhy je približne 400-500 astronomických jednotiek, excentricita je 0,15-0,3 (indikátor kontrakcie elipsy), sklon je 20 stupňov. Najlepšie výsledky simulácie sa dosiahnu, keď je hmotnosť planéty päťkrát väčšia ako hmotnosť Zeme. V každom prípade desať hmotností Zeme je strop. Pre porovnanie: Neptún je 17,2-krát ťažší.
Súdiac podľa charakteristík, deviata planéta je veľmi podobná super-Zeme - špeciálnej triede exoplanét často pozorovaných okolo iných hviezd. Možno toto nebeské teleso naozaj nevzniklo tu, ale bolo zachytené Slnkom v čase jeho priblíženia sa k inej hviezdnej sústave. Na otázku o pôvode hypotetickej planéty je však priskoro.
Tulákov prístrešok
Veľkosť, čiže jasnosť nového člena planetárnej rodiny je veľmi malá – 24-25 magnitúd. To je na hranici možností pozemskej techniky. Objekt mohol byť detekovaný ďalekohľadom Pan-STARRS, ktorý snímal celú oblohu. Je tu však problém - najvzdialenejší bod obežnej dráhy nebeského telesa, ktoré nás zaujíma, môže pretínať rovinu mliečna dráha kde je vysoká koncentrácia hviezd. Na ich pozadí je ťažké niečo rozlíšiť.
