Ученые Калифорнийского технологического института Майкл Браун и Константин Батыгин привели доказательства существования гигантской планеты Солнечной системы, находящейся еще дальше от Солнца, чем Плутон.
Исследователи сообщили, что увидеть ее в телескоп пока не удалось. По их словам, планету удалось обнаружить при изучении движения малых небесных тел в дальнем космосе. Масса небесного светила примерно в 10 раз превышает массу Земли, однако ученым еще предстоит удостовериться в его существовании.
Астрономы института лишь примерно представляют, где планета может находиться в звездном небе, и, вне всяких сомнений, их предположение даст старт кампании по ее поиску.
"На Земле есть много телескопов, теоретически способных ее найти. Я очень надеюсь, что теперь после нашего заявления люди по всему миру начнут искать девятую планету", - сказал Майкл Браун.
Эллиптическая орбита
По вычислениям ученых, космический объект находится примерно в 20 раз дальше от Солнца, чем Нептун, который находится в 4,5 млрд км от него.
В отличие от почти круглых орбит других планет Солнечной системы этот объект, предположительно, двигается по эллиптической орбите, а полный оборот вокруг Солнца занимает от 10 тыс. до 20 тыс. лет.
Ученые изучили движение состоящих преимущественно изо льда объектов в Поясе Койпера. В этом поясе находится Плутон.
Исследователи заметили определенное расположение некоторых тел в Поясе, в частности таких крупных объектов, как Седна и 2012 VP113. По их мнению, это можно объяснить лишь присутствием неизвестного крупного космического объекта.
"Все самые удаленные объекты движутся в одном направлении по необъяснимой траектории, и мы поняли, что единственное тому объяснение - существование большой далекой планеты, которая их держит вместе, пока они вращаются вокруг Солнца", - сказал Браун.
Планета Икс
Идея о существовании так называемой Планеты Икс, находящейся на периферии Солнечной системы, обсуждается в научных кругах уже более 100 лет. Про нее то вспоминают, то забывают.
Нынешнее предположение представляет особый интерес из-за ведущего автора исследования.
Браун специализируется на поиске отдаленных объектов, и именно благодаря его открытию карликовой планеты Эрида в Поясе Койпера в 2005 году Плутон потерял статус планеты год спустя. Тогда предполагалось, что Эрида слегка крупнее Плутона, но сейчас стало ясно, что она слегка меньше его.
Исследователи, изучающие удаленные объекты Солнечной системы, уже некоторое время предполагают вероятность существования планеты размером с Марс или Землю из-за размера и формы планет в Поясе Койпера. Но пока не удастся увидеть планету в телескоп, идея о ее существовании будет восприниматься скептически.
Исследование Майкла Брауна и Константина Батыгина было опубликовано в издании Astronomical Journal.
«Она огромна»
Первооткрыватель девятой планеты Солнечной системы о новом космическом теле
Фото: R. Hurt / Infrared Processing and Analysis Center / Courtesy of California Institute of Technology / AP
Об открытии девятой планеты Солнечной системы двумя астрономами из Калифорнийского технологического института в Пасадене стало известно 20 января. Один из них - выходец из России Константин Батыгин - рассказал «Ленте.ру» о поисках Планеты X, трудностях с названием нового небесного тела и о неразгаданных тайнах Солнечной системы.
«Лента.ру» : Что представляет собой открытая вами планета?
: Она не попадает в категорию карликовых планет. Это небесное тело вполне массивно. Наша модель дает массу где-то в десять земных, эта планета просто гигантская. Сейчас она определена как небесный объект, чье гравитационное поле доминирует в той части Солнечной системы.
В общем, нет даже вопроса: планета это или нет. Мы знаем о ней, потому что ее гравитация влияет на орбиты дальних объектов в поясе Койпера. Само математическое моделирование полагается на то, что эта планета обладает достаточной массой для того, чтобы гравитационно доминировать в Солнечной системе.
А ее физические свойства?
Расчеты, к сожалению, дают нам только массу и общие характеристики. Мы можем лишь предполагать, что она похожа по химическому составу на Уран или Нептун. Точнее мы что-то скажем, когда к планете отправят аппарат наподобие New Horizons. Хотя лететь далеко, и ждать придется очень долго.
Откуда взялась Планета X?
Мы считаем, что она сформировалась в первые три миллиона лет Солнечной системы, то есть около 4,5 миллиарда лет назад примерно из того же материала, что Уран и Нептун. Пока еще Солнечная система была окутана газовым облаком, эта планета была гравитационно рассеяна на более длинную орбиту.
Руководствовались ли вы наблюдениями Чедвика Трухильо и Скотта Шеппарда транснептунового объекта 2012 VP113 в 2004 году?
Мы опирались на их работу. То, что они нашли, называется аргументом перигелия многих орбит в поясе Койпера. Оказывается, что это только часть истории. Реальность на порядок проще и фундаментальней: дальнейшие орбиты в поясе Койпера смотрят примерно в одном и том же направлении. Их физические орбиты практически одинаковы. И именно этот фундаментальный момент привел к тому, что мы смогли рассчитать орбиту «Планеты 9».
Изображение: NASA / JPL-CALTECH
Как быстро вы надеетесь обнаружить планету с помощью телескопа Subaru? Ваши коллеги, например, профессор Хал Левисон, ждут не дождутся непосредственных наблюдений.
В принципе, результаты с одной ночи наблюдений мы получаем достаточно быстро. Проблема в том, что ночей нужно много: необходимо обследовать достаточно большую часть неба. Поэтому я думаю, если проинтегрировать, нам придется потратить два-три года, чтобы отыскать планету, которую мы предсказывали.
У этой планеты могут быть спутники?
Мы считаем, что да. Я и мои коллеги согласны, что нет причин, которые бы этому препятствовали. Можно ли их разглядеть в телескопе? Наверное. Но сложно…
Не размышляли над тем, как назвать новую планету?
Мы с Майком Брауном (Mike Brown, соавтор Константина Батыгина - прим. «Ленты.ру» ) считаем, что это лучше доверить мировой общественности. Решать не нам двоим. Опять же мы об этом пока не думали: у нас есть теоретическая модель, но планета не найдена астрономически.
Могут ли в Солнечной системе обнаружиться другие планеты?
В принципе, да. Нет ничего, что противоречит такой возможности. Но на данный момент мы не располагаем никакими данными, указывающими на то, что, кроме девятой планеты, есть еще что-то.
Когда наблюдательная астрономия поставит точку в этом сюжете?
Хороший вопрос. К середине XX века казалось, что наблюдательная астрономия завершила свою работу в Солнечной системе. Оказалось, что это не так.
В принципе, Солнечная система огромна, гравитационное поле Солнца доминирует очень далеко: доминанта кончается где-то после ста тысяч астрономических единиц, а мы видим маленькие объекты в поясе Койпера на расстоянии максимум восемьдесят астрономических единиц. Неизвестным остается еще огромное пространство.
На Земле ведется строительство сразу трех крупнейших телескопов: Гигантский Магелланов телескоп (GMT), Тридцатиметровый телескоп (TMT) и Европейский чрезвычайно большой телескоп (E-ELT). Они пригодятся в подобных исследованиях?
Названные вами проекты, безусловно, важны. Однако для поиска планет, подобных нашей, скорее подойдут телескопы типа Subaru, камера которых сделана так, чтобы покрывать большую часть неба. Тот же TMT будет хорош для характеризации и плох для поиска.
Вдруг открытие девятой планеты не подтвердится?
Самый драматичный прецедент - это открытие Нептуна в 1846 году Урбаном Леверье (Urbain Le Verrier), который применял математические модели, похожие на те, что у нас сегодня. Но наша модель на порядок более детальная и сложная: она использует суперкомпьютеры.
А расчеты Леверье подтвердились за одну ночь наблюдений.
Поддерживаете ли контакты с российскими коллегами?
Я жил в России до 1994 года, после чего переехал с семьей в Японию, а затем в США. Я в основном теоретик, иногда общаюсь по e-mail с коллегами из России и русскими, работающими в США и других странах.
Российские СМИ я не читаю в силу того, что не хватает времени. Стараюсь заниматься исключительно наукой. Могу сказать, что в теоретической науке Россия остается сильной: есть много хороших ученых. На ум приходит история Михаила Лидова, который в 1950-х годах рассчитал эффект, который сейчас называется «резонанс Лидова - Козаи». Люди довольно долго не понимали, насколько этот эффект важен. Лидов на десятки лет опередил человечество, и такие ученые в России по-прежнему есть.
Около 30 сделанных руками людей космических аппаратов в нашей Солнечной системе в настоящее время собирают информацию о нашей планете и ее окрестностях. Каждый год собираются доказательства, которые поддерживают некоторые теории, выталкивая другие на обочину. Перед вами несколько любопытнейших фактов, которые нам удалось узнать о нашей Солнечной системе в 2016 году.
Юпитер и Сатурн бросают в нас кометами
В 1994 году весь мир наблюдал, как комета Шумейкера — Леви 9 врезалась в Юпитер и «оставила след размером с Землю, который сохранялся целый год». Тогда астрономы радостно переговаривались, что Юпитер защищает нас от комет и астероидов.
Благодаря своему массивному гравитационному полю, Юпитер, как полагали, притягивает большинство этих угроз, прежде чем они достигают Земли. Но недавно исследование показало, что верным может быть совершенно обратное, и вся эта идея «щита Юпитера» не верна.
Моделирование в Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене показало, что Юпитер и Сатурн, вероятнее всего, закидывают космические обломки во внутреннюю Солнечную систему и на орбиты, которые выводят их на путь Земли. Выходит, планеты-гиганты забрасывают нас кометами и астероидами.
Хорошие новости заключаются в том, что кометы, которые бомбардировали Землю на этапах ее развития, могли «занести летучие вещества из внешней Солнечной системы, необходимые для образования жизни».
Плутон имеет жидкую воду
На окраине известной Солнечной системы космический аппарат NASA «Новые горизонты» раскрывает странные вещи о далекой карликовой планете Плутон. В первую очередь интересно то, что у Плутона есть жидкий океан.
Наличие линий перелома и анализ большого кратера под названием Спутник Планум привели исследователей к модели, которая показывает, что Плутон имеет жидкий океан толщиной 100 километров с содержанием солей в 30% под ледяной оболочкой в 300 километров толщиной. Он примерно такой же соленый, как Мертвое море.
Если бы океан Плутона был в процессе замерзания, то планета должна была сжиматься. Но, похоже, она расширяется. Ученые подозревают, что в ядре осталось достаточно радиоактивности, чтобы дать хоть немного тепла. Толстые слои экзотических поверхностных льдов выступают в качестве изолятора, а вероятно присутствующий аммиак выступает в качестве антифриза.
Ядра Нептуна и Урана обернуты пластмассой
Как узнать, что лежит под облаками далеких газовых гигантов, где атмосферное давление в девять миллионов раз выше, чем на Земле? Математика! Ученые использовали алгоритм USPEX, чтобы представить возможную картинку происходящего под облаками этих слабо изученных планет.
Зная, что Нептун и Уран состоят в основном из кислорода, углерода и водорода, ученые подключили расчеты, чтобы определить странные химические процессы, которые могут там протекать. В результате получились экзотические полимеры, органические пластмассы, кристаллическая углекислота и ортоуглеродная кислота (она же «кислота Гитлера», потому что ее атомная структура напоминает свастику), обернутые вокруг твердого внутреннего ядра.
Во время поисков внеземной жизни на Титане и Европе ученые надеются, что вода могла реагировать с породами с протеканием органических процессов. Но если внутреннее ядро обернуто экзотическими кристаллами и пластмассой, придется пересмотреть некоторые вещи.
На Меркурии есть огромный Большой Каньон
Если на Венере и Марсе была вулканическая активность еще несколько миллионов лет назад, похоже, что малютка Меркурий успокоился 3-4 миллиарда лет назад. Планета остыла, начала сжиматься и трескаться.
В процессе этого появилась массивная трещина, которую ученые называют «большой долиной». По заявлению ученых Университета штата Мэриленд:
«Долина шириной 400 километров и длиной 965 километров, с крутыми склонами, которые проникают на 3 километра ниже окружающей местности. Чтобы вы могли сравнить, если бы «большая долина» Меркурия существовала на Земле, она была бы в два раза глубже Большого Каньона и простиралась от Вашингтона до Нью-Йорка и Детройта далеко на западе».
На крошечной планете в окружности всего 4800 километров такая большая долина больше похожа на страшный шрам на лице.
Венера однажды была пригодной для жизни
Венера — единственная планета, которая вертится задом наперед. При 460 градусов по Цельсию, ее поверхность достаточно горяча, чтобы расплавить свинец, а сама планета укутана облаками серной кислоты. Но однажды Венера, возможно, была способна поддерживать жизнь.
Более четырех миллиардов лет назад Венера имела океаны. На самом деле, считается, что вода на планете была более двух миллиардов лет. Сегодня Венера очень сухая и вообще не имеет водяного пара. Солнечный ветер Солнца сдул ее всю.
Атмосфера Венеры выделяет большое электрическое поле в пять раз сильнее земного. Это поле также является достаточно сильным, чтобы преодолеть силу тяжести Венеры и вытолкнуть водород и кислород в верхние слои атмосферы, где солнечные ветры сдуют их прочь.
Ученые не знают, почему электрическое поле Венеры настолько сильное, но это может быть связано с тем, что Венера находится ближе к Солнцу.
Земля подпитывается Луной
Землю окружает магнитное поле, защищающее нас от заряженных частиц и вредоносного излучения. Если бы не оно, нас бы облучали космические лучи в 1000 раз сильнее тех, что сейчас. Наши компьютеры и электроника поджарились бы мгновенно. Поэтому здорово, что в центре нашей планеты крутится гигантский шар из расплавленного железа. До недавнего времени ученые не были уверены, почему он продолжает вращаться. В конце концов, он должен остыть и замедлиться.
Но за последние 4,3 миллиарда лет он остыл всего на 300 градусов по Цельсию. Таким образом, мы потеряли совсем немного тепла, что не сыграло особой роли для магнитного поля. Теперь ученые полагают, что орбита Луны поддерживает раскаленное ядро Земли в процессе вращения, вбрасывая порядка 1000 миллиардов ватт энергии в ядро. Луна может быть гораздо важнее для нас, чем мы думали.
Кольца Сатурна — новые
С 1600-х годов ведутся споры о том, сколько существуют кольца Сатурна и откуда они взялись. В теории, Сатурн когда-то имел больше лун и некоторые из них столкнулись между собой. В результате появилось облако обломков, которое разложилось на кольца и 62 спутника.
Наблюдая, как Сатурн выжимает гейзеры из Энцелада, ученые смогли оценить относительную силу буксира газового гиганта. Поскольку все спутники были заброшены на более длинные орбиты, это позволило ученым примерно оценить, когда произошел междусобойчик среди лун.
Цифры показали, что кольца Сатурна никак не относятся к формированию планеты четыре миллиарда лет назад. На самом деле, за исключением более удаленных лун Титана и Япета, крупные спутники Сатурна, по всей видимости, сформировались во время мелового периода, эпохи динозавров.
В наших окрестностях 15 000 очень больших астероидов
В 2005 году NASA было поручено найти 90% крупных объектов в околоземном пространстве к 2020 году. Пока агентство нашло 90% объектов размером 915 метров и больше, но только 25% — размером 140 метров или больше.
В 2016 году, с 30 новыми открытиями в неделю, NASA обнаружило свои 15 000 объектов. Для справки: в 1998 году агентство находило только 30 новых объектов в год. NASA каталогизирует все кометы и астероиды вокруг, чтобы убедиться, что мы будем знать, когда что-то соберется по нам ударить. Тем не менее метеоры иногда прорываются без предупреждения, вроде того, что взорвался над Челябинском в 2013 году.
Мы специально разбили аппарат о комету
Космический аппарат Европейского космического агентства «Розетта» вращался вокруг кометы 67P/Чурюмова — Герасименко в течение двух лет. Аппарат собирал данные и даже разместил посадочный модуль на поверхности, хоть и не совсем удачно.
Эта миссия протяженностью 12 лет позволила сделать ряд важных открытий. Например, «Розетта» обнаружила аминокислоту глицин, основной строительный блок жизни. Хотя давно предполагали, что аминокислоты могли образоваться в космосе на заре Солнечной системы, найти их удалось только благодаря «Розетте».
«Розетта» обнаружила 60 молекул, 34 из которых никогда не находили на комете прежде. Инструменты аппарата также показали существенное различие в составе воды кометы и воды Земли. Выходит, вряд ли вода на Земле появилась благодаря кометам.
После успешной миссии ЕКА разбило аппарат о комету.
Загадки Солнца решены
У всех планет и звезд есть магнитные поля, которые со временем меняются. На Земле эти поля переворачиваются каждые 200 000-300 000 лет. Но сейчас они опаздывают.
На Солнце все происходит быстрее. Каждые 11 лет или около того полярность магнитного поля Солнца переворачивается. Этому сопутствует период повышенной активности солнца и солнечных пятен.
Как ни странно, Венера, Земля и Юпитер в это время выравниваются. Ученые полагают, что эти планеты могут влиять на Солнце. По результатам исследования, когда планеты выравниваются, их сила тяжести сочетается, вызывая приливный эффект на плазме солнца, притягивая ее и нарушая магнитное поле солнца.
