На прошедшей неделе весь мир обошла новость об открытии астрономами новой планеты Солнечной системы. Сообщается, что по расчетам планета в десять раз тяжелее Земли, находится на расстоянии не менее 200 астрономических единиц от Солнца, а обращается вокруг Солнца с периодом около 15 тысяч лет. Однако справедливо будет сказать, что пока эта планета не обнаружена, но ученые напали на ее след. Так что об открытии говорить рано, лучше назвать это математическим предсказанием новой планеты или же получением свидетельств ее существования.
Статью в Astronomical Journal, где говорится о вычисленной планете, написали двое ученых из Калифорнийского технологического университета Майкл Браун и Константин Батыгин. Браун известен всему миру как «человек, убивший Плутон»: именно его открытия привели к тому, что Плутон утратил статус девятой планеты Солнечной системы. Браун один или совместно с коллегами (чаще всего это были Чедвик Трухильо, Дэвид Рабиновиц, Хосе Луис Ортис) с 2003 года открыл несколько транснептуновых объектов, в том числе таких крупных, как Эрида, Макемаке, Хуамеа, Квавар, Орк, Седна и не получившие пока имен (55565) 2002 AW197 и (225088) 2007 OR10. Эрида долгое время считалось превосходящей своими размерами Плутон, и лишь только недавно космический аппарат New Horizons установил, что Плутон все-таки слегка больше. Но было понятно, что Плутон лишь один из ряда подобных объектов в поясе Койпера, так что его перевели из разряда планет в так называемые «карликовые планеты», где ему составляют компанию Эрида, Макемаке, Хаумеа, а также находящаяся в поясе астероидов Церера.
В книге «Как я убил Плутон, и почему это было неизбежно» Майкл Браун рассказывает, как однажды поспорил с подругой на пять бутылок шампанского, что новая планета в определенный срок будет обнаружена. Подруга признала, что открытие Эриды соответствовало условиям пари, и преподнесла Брауну шампанское. Но астроном не стал его пить. «Все же Эрида не оказалась десятой планетой, – пишет он – вместо этого она стала "убийцей" девятой планеты. Шампанское не очень подходит для похорон. Те самые пять бутылок шампанского так и стоят на моей полке. Каждый раз, когда я смотрю на них, я спрашиваю самого себя, настанет ли когда-нибудь время для этого шампанского? Я продолжаю заниматься поиском планет, однако планка поднялась достаточно высоко». Видимо, теперь шансы Брауна откупорить наконец эти бутылки весьма высоки.
Что же сделали ученые? Браун и Батыгин занялись объяснением странностей в поведении некоторых транснептуновых объектов, включая открытую Брауном ранее Седну. Обычно расположение орбит в поясе Койпера объясняется гравитацией Нептуна. Однако Седна удаляется от Солнца на столь значительное расстояние (в перигелии – около 76 астрономических единиц), что влиянием Нептуна ее орбиту объяснить невозможно. В 2014 году был открыт второй подобный объект – 2012 VP113, чья орбита лежит еще дальше. Тогда же впервые было высказано предположение, что тут вмешалась неизвестная планета, размером больше обычных транснептуновых объектов. Открывшие 2012 VP113 астрономы Чедвик Трухильо и Скотт Шеппард заметили, что у орбит Седны и 2012 VP113 очень близки значение угла между направлением на перигелий орбиты и на точку пересечения ее с эклиптикой.
Батыгин и Браун добавили к рассматриваемым транснептуновым объектам еще несколько. Особенности орбит этих небесных тел, как показало выполненное при помощи компьютера математическое моделирование, лучше всего объясняются, если предположить существование в поясе Койпера новой достаточно крупной планеты.
Как мы уже говорили, расчеты показывают, что, чтобы обладать достаточной силой гравитации для такого влияния на чужие орбиты, неизвестная планета должна быть в десять раз больше Земли. То есть ее уже точно нельзя отнести к карликовым планетам. Минимальное расстояние, на которое она приближается к Солнцу, составляет около 200 астрономических единиц, что в семь раз дальше орбиты Нептуна. А на максимальной расстоянии она удалена от Солнца на 600 – 1200 астрономических единиц.
Орбиты обособленных транснептуновых объектов и гипотетическая орбита девятой планеты.
Как мы помним из истории астрономии, планету Солнечной системы уже сначала вычисляли математически, а лишь затем обнаруживали на небе, наблюдая в телескоп. В 1840-х годах независимо друг от друга Джон Адамс и Урбен Леверье, исходя из аномалий в орбите Урана, предсказали существование за ним еще одной планеты. Астрономы-наблюдатели не сразу решили взяться за проверку этих расчетов, но в 1846 году Иоганн Галле по указаниям Леверье изучил нужный участок неба и действительно обнаружил там планету, которая потом была названа Нептуном. Событие произвело большое впечатление на современников. Афанасий Фет посвятил «Нептуну Леверье» восторженное стихотворение, где были строки:
Здравствуй, Нептун!
Слышишь ли, брат, над собою
Шумный полет? - Я принес
С жаркой, далекой земли,
Кровью упитанной,
Трупами тучной,
Лавром шумящей,
Мой привет тебе: здравствуй, Нептун!
Вечно, вечно,
Как бы ни мчался ты, брат мой,
Крылья мои зашумят, и орлиный
Голос к тебе зазвучит по эфиру:
Здравствуй, Нептун!
Впрочем, Батыгин и Браун не спешили радоваться. Модель показывала, что тяготение предполагаемой планеты должно развернуть орбиты некоторых транснептуновых объектов почти перпендикулярно плоскости, в которой вращается большинство тел пояса Койпера. Однако ученые быстро обнаружили, что такие объекты в поясе Койпера известны. Их оказалось даже несколько: : 2013 BL76, 2012 DR30, 2010 BK118, 2010 NV1, 2009 MS9, 2008 KV42. В итоге вероятность существования этой гипотетической планеты авторы статьи и многие их коллеги оценили весьма высоко. Например, профессор астрофизики из Оксфорда Крис Линтотт (Chris Lintott) говорит, что из выдвигавшихся за последние годы предположений о существовании девятой планеты модель Брауна и Батыгина представляет «самый подробный и наиболее убедительный анализ».
Более того, у астрономов есть даже возможность найти дополнительные аргументы в пользу своего вывода еще до обнаружения собственно девятой планеты. Дело в том, что их модель предсказывает существование еще одной группы транснептуновых объектов со специфическими орбитами, пока не обнаруженных в реальности. Если подобные объекты найдут, это станет еще одним доводом в пользу правоты Батыгина и Брауна.
Напомним, что еще в 2011 году было выдвинута гипотеза о том, что на ранних этапах существования Солнечной системы планет-гигантов было не четыре, а пять, но позднее пятая планета была выброшена гравитацией Юпитера и Сатурна за пределы планетной системы или на ее далекую периферию. Основана была гипотеза на компьютерном моделировании эволюции Солнечной системы и изложена в статье Дэвида Несворны (David Nesvorný) из Юго-западного исследовательского института, опубликованной журналом The Astrophysical Journal Letter.
«Как ученый, вы не должны слишком сильно верить в свою идею, пока кто-нибудь не подтвердит ее, но мы не смогли придумать какой-либо альтернативы, – говорит Майкл Браун. – Теперь, когда мы публично объявили об этом, я уверен, что многие будут пытаться самостоятельно придумать другие объяснения». Окончательное же подтверждение своей модели Браун и Батыгин смогут получить только после того, как предсказанная ими планета будет обнаружена в телескоп.
Эта задача не столь проста, как кажется. Параметры орбиты этой планеты известны недостаточно точно, так что необходимо искать ее на довольно большом участке неба. Поэтому ученые больше всего надеются на телескоп Subaru на Гавайских островах, который способен охватить сразу большое пространство. Окончательный ответ, может ли Майкл Браун выпить давно запасенное шампанское, надо ожидать в течение двух – пяти лет.
Пока же говорить о том, что девятая планета открыта, слишком рано. Но и к работе Батыгина и Брауна нельзя отнестись с пренебрежением. Вполне возможно, что скоро их назовут «новыми Леверье».
