В январе 2016 года ученые объявили, что в Солнечной системе, возможно, есть еще одна планета. Ее ищут многие астрономы, исследования пока приводят к неоднозначным выводам. Тем не менее первооткрыватели Планеты Х уверены в ее существовании. рассказывает о последних результатах работы в этом направлении.

О возможном обнаружении за пределами орбиты Плутона Планеты Х астрономы и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института (США). Девятая планета Солнечной системы, если она существует, примерно в 10 раз тяжелее Земли, а по своим свойствам напоминает Нептун - газовый гигант, самую далекую из известных планет, вращающихся вокруг нашего светила.

По оценкам авторов, период обращения Планеты Х вокруг Солнца - 15 тысяч лет, ее орбита сильно вытянута и наклонена относительно плоскости земной орбиты. Максимальное удаление от Солнца Планеты Х оценивается в 600-1200 астрономических единиц, что выводит ее орбиту за пределы пояса Койпера, в котором располагается Плутон. Происхождение Планеты Х неизвестно, но, как полагают Браун и Батыгин, этот космический объект 4,5 миллиарда лет назад был выбит из протопланетного диска вблизи Солнца.

Эту планету астрономы обнаружили теоретически, анализируя оказываемое ею на другие небесные тела в поясе Койпера гравитационное возмущение - траектории шести крупных транснептуновых объектов (то есть расположенных за орбитой Нептуна) оказались объединены в один кластер (со сходными аргументами перигелия, долготой восходящего узла и наклонением). Вероятность ошибки в своих расчетах Браун и Батыгин изначально оценили в 0,007 процента.

Где именно находится Планета Х - неизвестно, какую часть небесной сферы следует отслеживать телескопам - непонятно. Небесное тело расположено настолько далеко от Солнца, что заметить его излучение современными средствами крайне сложно. А доказательства существования Планеты Х, основанные на оказываемом ею гравитационном влиянии на небесные тела в поясе Койпера, - лишь косвенные.

Видео: caltech / YouTube

В июне 2017 года астрономы из Канады, Великобритании, Тайваня, Словакии, США и Франции результаты поиска Планеты Х с использованием каталога транснептуновых объектов OSSOS (Outer Solar System Origins Survey). Были изучены элементы орбиты восьми транснептуновых объектов, на движение которых Планета Х должна была бы повлиять - объекты сгруппировались бы определенным образом (кластеризовались) по своим наклонениям. Среди восьми объектов четыре рассмотрены впервые, все они удалены от Солнца на расстояние более 250 астрономических единиц. Оказалось, что параметры одного объекта, 2015 GT50, не укладываются в кластеризацию, что заставило усомниться в существовании Планеты Х.

Однако первооткрыватели планеты Х полагают, что 2015 GT50 не противоречит их расчетам. Как отметил Батыгин, численное моделирование динамики Солнечной системы, включающее Планету Х, показывает, что за пределами большой полуоси в 250 астрономических единиц должны существовать два кластера небесных тел, чьи орбиты выровнены Планетой Х: один - стабильный, второй - метастабильный. Хотя объект 2015 GT50 не входит ни в один из этих кластеров, он все равно воспроизводится моделированием.

Батыгин полагает, что может быть несколько таких объектов. Вероятно, с ними связано положение малой полуоси Планеты Х. Астроном подчеркивает, что с момента опубликования данных о Планете Х на ее существование указывают уже не шесть, а 13 транснептуновых объектов, из них к стабильному кластеру относятся 10 небесных тел.

Пока одни астрономы сомневаются в Планете Х, другие находят новые свидетельства в ее пользу. Испанские ученые Карлос и Рауль де ла Фуэнте Маркос исследовали параметры орбит комет и астероидов в поясе Койпера. Обнаруженные аномалии движения объектов (корреляции между долготой восходящего узла и наклонением) легко объясняются, по мнению авторов, присутствием в Солнечной системе массивного тела, большая полуось орбиты которого составляет 300-400 астрономических единиц.

Более того, в Солнечной системе может быть не девять, а десять планет. Недавно астрономы из Аризонского университета (США) существование в поясе Койпера еще одного небесного тела, размерами и массой близкими к Марсу. Расчеты показывают, что гипотетическая десятая планета удалена от светила на расстояние 50 астрономических единиц, а ее орбита наклонена к плоскости эклиптики на восемь градусов. Небесное тело оказывает возмущение на известные объекты из пояса Койпера и, скорее всего, в древности находилось ближе к Солнцу. Специалисты отмечают, что наблюдаемые эффекты не объясняются влиянием Планеты Х, расположенной значительно дальше «второго Марса».

В настоящее время известно около двух тысяч транснептуновых объектов. С вводом новых обсерваторий, в частности LSST (Large Synoptic Survey Telescope) и JWST (James Webb Space Telescope), ученые планируют довести число известных объектов в поясе Койпера и за его пределами до 40 тысяч. Это позволит не только определить точные параметры траекторий транснептуновых объектов и, как следствие, косвенно доказать (или опровергнуть) существование Планеты Х и «второго Марса», но также и напрямую обнаружить их.

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.

Двое американских астрономов, один из которых — выходец из России, во вторник огорошили научный мир после того, как СМИ облетела сенсационная новость: на окраинах Солнечной системы ими обнаружена девятая планета! Первым новость об этом опубликовал Калифорнийский технологический университет, где работают оба ученых - и Майк , позднее - авторитетные научные журналы Science и Nature.

«Она будет настоящей девятой планетой. С древних времен было найдено всего две действительных планеты, и эта станет третьей. Это весомая часть нашей Солнечной системы, которая оставалась не найденной, и это восхитительно», — считает Браун.

Сообщается, что планета найдена путем математического анализа возмущений, которые испытывают множество ледяных тел из так называемого Пояса Койпера - огромной области пространства за орбитой Плутона. Расчеты показали, что планета вращается вокруг Солнца на расстоянии 20 орбит Нептуна, масса ее в 10 раз больше массы Земли.

В силу такой удаленности от Солнца планета не видна и делает полный оборот вокруг Солнца за 10-20 тыс. лет.

«Хотя изначально мы скептически относились к тому, что эта планета может существовать, по мере того, как мы продолжали исследовать ее орбиту, мы становились все более уверены в том, что она там действительно есть», — сказал Батыгин.

Рассчитанная масса объекта не оставляет сомнений в том, что ее с полной уверенностью можно отнести к планете, ведь она в 5 тыс. раз тяжелее Плутона! В отличие от огромного числа мелких объектов Солнечной системы, например карликовых планет, девятая планета гравитационно доминирует в протяженной области Пояса Койпера, где она вращается. Более того, эта область куда больше и пространства, в которых доминируют и все остальные, известные планеты Солнечной системы.

Это, по выражению Брауна, делает ее «самой планетной из планет Солнечной системы».

Майк Браун и Константин Батыгин

Работа ученых, которая, возможно, станет эпохальной, под названием «Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System» опубликована в журнале Astronomical Journal . В ней авторы находят объяснение множеству ранее обнаруженных особенностей в движении ледяных тел Пояса Койпера.

Поиски планеты начались в 2014 году, когда бывший студент Брауна опубликовал статью, утверждавшую, что 13 из наиболее удаленных объектов Пояса Койпера имеют схожие странности в своем движении. Тогда и была предложена версия существования рядом небольшой планеты. Браун тогда не поддержал эту версию, однако продолжил вычисления. Вместе с Батыгиным они начали полуторагодовой проект по изучению орбит этих тел.

Caltech/R.Hurt (IPAC)

Довольно скоро Батыгин и Браун осознали, что орбиты шести из указанных объектов проходят близко к одной и той же области пространства, несмотря на то что все орбиты разные. «Как если бы вы взглянули на шесть часов на шести руках, которые идут с разной скоростью, и в этот момент они показали бы одинаковое время. Вероятность этого - порядка 1/100», — поясняет Браун. Кроме того, оказалось, что орбиты всех шести тел наклонены под углом 30 градусов к плоскости эклиптики. «Вообще-то такое не могло быть случайным. Так что мы стали искать то, что сформировало эти орбиты», — пояснил астроном.

Почти случайно ученые обратили внимание, что если в расчеты поместить тяжелую планету,

чей перигелий отстоит от перигелия этих шести тел на 180 градусов (то есть между ними само Солнце), то ее возмущения как раз и объяснят наблюдаемую картину.

«Здоровой реакцией было - такая геометрия невозможна, орбиты не могут быть устойчивыми долго, потому что в конце концов это приведет к столкновению объектов», — считает Батыгин. Однако механизм, известный в небесной механике как резонансы средних движений, не позволяет этому случиться: объекты, сближаясь, обмениваются энергией и разлетаются.

На каждые четыре оборота девятой планеты приходится девять оборотов тех самых объектов, и они никогда не сталкиваются. Как часто бывает в астрономии, гипотеза подтвердилась, когда подтвердилось предсказанное ею предположение. Оказалось, что транснептуновый объект Седна, открытый в 2003 году Брауном, Трухильо и Рабиновицем, и еще один похожий объект 2012 VP113 действительно слегка отклоняют свои орбиты там, где это предсказано. Но главное предположение, которые сбылось, - существование благодаря тяжелой планете в Поясе Койпера объектов, плоскость вращения которых вовсе перпендикулярна плоскости Солнечной системы.

Выяснилось, что за последние три года астрономами были найдены как минимум четыре таких объекта, чьи орбиты соответствуют предсказаниям.

Откуда взялась спрятавшаяся в глубинах Пояса Койпера планета? Ученые считают, что изначально в Солнечной системе были четыре ядра, сформировавших Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. «Однако их могло быть и пять», — считает Браун. Эта пятая протопланета, подойдя слишком близко к Юпитеру или Сатурну, могла быть выброшена на далекую эксцентрическую орбиту.

По словам ученых, если сейчас планета близка к своему перигелию, поискать ее можно в прошлых обзорах неба. Если успела удалиться, поймать ее могут телескопы типа 10-метровых инструментов в обсерватории Кека,

ведь планета никогда не приближается к Солнцу на расстояние, ближе чем 200 орбит Земли.

Среди ученых нет единого мнения по поводу открытия. , специалист по динамике тел из Ниццы, уверен, что эта планета существует. Но так думают не все. «Я видел много, много подобных заявлений за свою карьеру. И все они оказались ошибочными», — считает Хал Левисон, планетолог из Института в Боулдере (Колорадо).

До 2009 года девятой планетой Солнечной системы считался Плутон, открытый в 1930 году также благодаря анализу создаваемых им возмущений. Плутон был разжалован в карликовые планеты решением Международного астрономического союза. Недавно некоторые астрономы создали движение по возвращению ему статуса планеты после открытий, сделанных зондом New Horizons.
Одно из первых интервью Константин Батыгин дал корреспонденту «Газеты.Ru».

— Константин, поиск тел в Поясе Койпера — не очень популярная тема среди астрономов, сколько людей этим занимается?
— В мире найдется чуть более ста человек, я думаю. Оказалось, что самые дальние объекты в Солнечной системе, в физическом пространстве смотрят в одну и ту же сторону. И единственная теоретически правильная модель, которую мы смогли сконструировать - та, где их орбиты держатся гравитацией одной планеты.

— Каковы перспективы найти планету при помощи телескопов?
— Думаю, это реально сделать в ближайшие два-пять лет. Для этого нужно знание орбиты и достаточно времени наблюдательного времени на телескопах. Знание орбиты - то, чем мы занимались в данной статье. Чтобы ее найти, надо знать, куда смотреть. На данный момент мы знаем лишь самую близкую ее часть.

— Знаю, что вы родились в Москве. Как вы оказались в США?
— Мы жили в России до 1994 года, в Москве я закончил 1 класс. Переехали в Японию, там жили шесть лет, там я учился с 3 по 6 класс, а второй класс пропустил, так как был слишком высоким. Потом учился в русской школе при посольстве в Токио. В 1999 году переехали в Калифорнию, где я закончил высшую школу, университет и аспирантуру в Калтехе.

— Удачи, надеемся, что ваше открытие подтвердится, и мы увидим вашу фамилию в учебниках!
— Спасибо.