Почему астрономы сомневаются, что в Солнечной системе есть неоткрытая Девятая планета

Автор оригинала: Samantha Lawler
  • Перевод
Привет, читатель! Меня зовут Ирина, я веду телеграм-канал об астрофизике и квантовой механике «Quant».

Наверняка, многие слышали о Девятой планете, которая пока не обнаружена, но имеет большое влияние на поведение объектов Солнечной системы. Некоторые астрономы согласны с этой гипотезой и тщательно осматривают космическое пространство в поисках Девятой планеты, другие отрицают эту гипотезу и приводят свои доказательства в пользу этого.

Сегодня я подготовила перевод статьи, в которой отрицается существование Девятой планеты, и тому приводятся аргументы.

Приятного чтения!



Представление художника о гипотетической планете с далеким Cолнцем.

Девятая планета — это теоретическая неоткрытая гигантская планета в таинственных дальних уголках нашей Солнечной системы.

Гипотеза о существовании Девятой планеты объясняет все — от наклона оси вращения Солнца до очевидного скопления на орбитах маленьких ледяных астероидов за Нептуном.

Но существует ли на самом деле Девятая планета?

Открытия на краю нашей Солнечной системы

Пояс Койпера — это совокупность небольших ледяных тел, которые вращаются вокруг Солнца за пределами Нептуна на расстояниях, превышающих 30 а.е. (одна астрономическая единица или а.е. — это расстояние между Землей и Солнцем). Размер объектов пояса Койпера (ОПК) варьируются от крупных валунов до 2000 км в поперечнике. ОПК — это оставшиеся маленькие кусочки планетного материала, которые не были использованы для формирования планет, равно как и пояс астероидов.

Открытия, сделанные в ходе самого успешного на сегодняшний день исследования пояса Койпера — исследования происхождения внешней Солнечной системы (OSSOS), — дают более хитрое объяснение орбитам, которые мы видим. Было обнаружено, что многие из этих ОПК имеют очень эллиптические и наклонные орбиты, такие как у Плутона.

Математические расчеты и детальное компьютерное моделирование показали, что орбиты, которые мы видим в поясе Койпера, могут быть созданы только в том случае, если Нептун первоначально сформировался на несколько а.е. ближе к Солнцу и мигрировал наружу на свою нынешнюю орбиту. Миграция Нептуна объясняет распространенность высокоэллиптических орбит в поясе Койпера и может объяснить все орбиты ОПК, которые мы наблюдали, за исключением нескольких ОПК на экстремальных орбитах, которые всегда остаются по крайней мере на 10 а.е. дальше Нептуна.

Второй объект пояса Койпера (после Плутона) — 1992 QB1— был открыт в 1992 году американскими астрономами Дэвидом Джевиттом и Джейн Луу с помощью 2,2-метрового телескопа в Мауна-Кеа на Гавайях.

Доказывает ли это существование Девятой планеты?

Эти экстремальные орбиты лучше всего подтверждают существование Девятой Планеты. Первые несколько из них были открыты только в одном квадранте Солнечной системы. Астрономы ожидают увидеть орбиты с различными ориентациями, если только их не ограничивает внешняя сила. Обнаружение нескольких крайних ОПК на орбитах, направленных в одном направлении, было намеком на то, что что-то происходит. Две отдельные группы исследователей подсчитали, что только большая, очень далекая планета может удерживать все орбиты, ограниченные частью Солнечной системы, отсюда и родилась теория Девятой планеты.

Согласно теории, Девятая планета в 5-10 раз массивнее Земли, а ее орбита колеблется в пределах 300-700 а.е. Было опубликовано несколько предсказаний ее местоположения в Солнечной системе, но ни одна из поисковых групп до сих пор не обнаружила ее. После четырехлетних поисков все еще есть только косвенные доказательства в пользу существования Девятой планеты.

Поиск ОПК

Поиск ОПК требует тщательного планирования, точных расчетов и внимательного наблюдения. Я (Samantha Lawler) являюсь частью OSSOS, совместной работы 40 астрономов из восьми стран. Мы использовали канадско-франко-гавайский телескоп в течение пяти лет, чтобы обнаружить и отследить более 800 новых ОПК, почти удвоив число известных ОПК с хорошо измеренными орбитами. ОПК, обнаруженные OSSOS, варьируются по размерам от нескольких до более чем 100 км, а по дальности обнаружения — от нескольких до более чем 100 а.е., причем большинство из них находится на уровне 40-42 а.е. в основной части пояса Койпера.

ОПК не излучают свой собственный свет: эти маленькие ледяные тела отражают только свет Солнца. Таким образом, если вы переместите ОПК в 10 раз дальше, его станет видно в 10 000 раз хуже. И в силу законов физики, ОПК на эллиптических орбитах будут проводить большую часть времени в самых отдаленных частях своих орбит. Таким образом, легко найти ОПК на эллиптических орбитах, когда они близки к Солнцу и ярки, но большую часть времени они проводят вдали, где они менее заметны.

Это означает, что ОПК на эллиптических орбитах трудно обнаружить, особенно экстремальные, которые всегда находятся относительно далеко от Солнца. На сегодняшний день найдено лишь несколько из них, и с помощью современных телескопов мы можем обнаружить их только тогда, когда они находятся вблизи перицентра — ближайшей точки к Солнцу на своей орбите.

Это приводит к еще одной трудности, которая исторически игнорировалась во многих исследованиях: ОПК в каждой части Солнечной системы могут быть обнаружены только в определенное время года. Наземные телескопы дополнительно ограничены сезонной погодой, причем открытия наименее вероятны во время облачных, дождливых или ветреных условий. Открытия ОПК также гораздо менее вероятны вблизи плоскости галактики Млечный Путь, где бесчисленные звезды затрудняют поиск неярких, ледяных странников.

Все известные ОПК с орбитами больше 250 а.е. Орбиты ОПК, обнаруженные OSSОS и DES, располагаются во многих направлениях; предыдущие исследования с неизвестными уклонами обнаружили их в том же направлении.

Корректирование смещений

OSSOS обнаружил несколько новых экстремальных ОПК, половина из которых находится за пределами ограниченной области и статистически согласуется с равномерным распределением. Новое исследование подтверждает некластеризованные открытия OSSOS. Группа астрономов, используя данные исследования темной энергии (DES), обнаружила более 300 новых ОПК без кластеризации орбит. Так что теперь два независимых исследования — оба из которых тщательно отслеживали и сообщали о смещениях при обнаружении экстремальных ОПК — не нашли никаких доказательств кластеризации орбит.

Все экстремальные ОПК, которые были обнаружены до OSSOS и DES, были получены из исследований, которые не полностью сообщают об их отклонениях в направлении. Таким образом, мы не знаем, были ли все эти ОПК обнаружены в одном и том же квадранте Солнечной системы, потому что они на самом деле ограничены, или потому, что никакие исследования не искали достаточно глубоко в других квадрантах. Мы провели дополнительные симуляции, которые показали, что если наблюдения производятся только в один сезон с одного телескопа, то экстремальные ОПК, естественно, будут обнаружены только в одном квадранте Солнечной системы.

Далее, проверяя теорию Девятой планеты, мы подробно рассмотрели орбиты всех известных «экстремальных» ОПК и обнаружили, что все, кроме двух самых высоких ОПК в перицентре, могут быть объяснены известными физическими эффектами. Эти два ОПК являются аномальными, но наше предыдущее детальное компьютерное моделирование пояса Койпера, которое включало гравитационные эффекты Девятой планеты, произвело набор «экстремальных» ОПК с перицентрами плавно варьирующимися от 40 до более чем 100 а.е.

Эти симуляции предполагают, что должно быть много ОПК с перицентрами, такими же большими, как два аномальных, но также много ОПК с меньшими перицентрами, которые можно намного легче обнаружить. Почему открытия на орбите не совпадают с предположениями? Ответ может заключаться в том, что теория Девятой планеты не соответствует подробным наблюдениям.

Наши тщательные наблюдения обнаружили ОПК, которые не ограничены Девятой планетой, и наши симуляции показывают, что пояс Койпера должен содержать и другие орбиты, в отличие от тех, которые мы наблюдаем, если Девятая планета существует. Для объяснения экстремальных ОПК с высоким перицентром необходимо использовать другие теории, и в научной литературе нет недостатка в предлагаемых теориях.

Много красивых и удивительных объектов еще предстоит обнаружить в таинственной внешней Солнечной системе, но я не верю, что Девятая планета — одна из них.
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 26

    +4
    Но существует ли на самом деле Девятая планета?


    Когда я учился в школе, этот вопрос не стоял (у нас в 10 классе был такой предмет — «Астрономия», я не так давно нашел и пролистал этот учебник — довольно серьезный учебник, написанный не как детская научно-популярная книжка).
    Естественно, девятой планетой тогда был Плутон.

    В общем, как был Плутон удостоен учеными звания планеты — точно так же он был другими учеными этого звания лишен. Хотя его орбита и общая с Хароном масса так и не изменились :)
    Так что «как пожелаем, так и сделаем» (с) — и девятая (и т.д.) планета вполне может появиться снова, так как используемые критерии — вещь переменная.

      0
      я помню, были протесты насчёт того, чтобы вернуть Плутону статус планеты
        +2

        Кое-кто даже звания героя удостоился.


        https://youtu.be/sZusnhp0Guc

          0
          Даже в бриклберри была серия где этой теме посвящен эпизод
          +1
          вычёркивание Плутона из списка планет — всего лишь вопрос формулировки термина «планета». Занесение его в этот список в большей степени политический момент.
            +2
            Так что «как пожелаем, так и сделаем» (с) — и девятая (и т.д.) планета вполне может появиться снова, так как используемые критерии — вещь переменная.

            Статус Плутона поменяли не по желанию левой пятки, а после открытия множества объектов, сравнимых с ним по размеру. Поначалу найденные объекты были существенно меньше, раза в 1,5-2, что позволяло применять негласное правило, что «все что меньше Плутона — не планета», но потом открыли Эриду, размер которой настолько близок к размеру Плутона, что поначалу укладывался в погрешность измерений, разница примерно 1,5%. И если сохранить за Плутоном статус планеты, но не дать его Эриде, мы ставим все с ног на голову — не проверяем, соответствует ли Плутон нашему определению планеты, а пишем определение планеты исходя из того, что Плутон должен ей быть, причем граница проходит точно по Плутону примерно как «хм, какой там диаметр Плутона? 2376,6 ± 3,2 км? Хорошо, значит планета это объект, вращающийся вокруг Солнца, диаметром не меньший чем 2373,4 км». И тогда придется доставлять Плутон в международную палату мер и весов в качестве эталона планеты, а это сложно и дорого.
            А если дать Эриде статус планеты, то неясно, почему тогда планетой не является, скажем, Макемаке. Или Седна. Или еще десятки-сотни-тысячи небольших ледяных шариков на задворках Солнечной Системы.
              0
              Я сейчас могу ошибаться, но, кажется, все найденные объекты размером с Плутон были в поясе астероидов, и интересно, почему это никак не учитывалось. Вполне можно было сказать «если ты внутри какого-нибудь пояса астероидов, то ты астероид, а не планета, размеры неважны». Кажется, разница достаточно существенная, чтобы можно было так строить определения не чисто ради Плутона.
                +1
                Так Плутон точно так же находится в поясе Койпера. Собственно по новому определению планеты, именно из-за этого он перестал считаться полноценной планетой и стал карликовой — планета должна быть достаточно массивной, что бы расчистить окрестности своей орбиты от подавляющего большинства других тел, кроме своих спутников и объектов, загнанных в точки Лагранжа и связанных орбитальными резонансами.
                  0
                  А, понял
                0
                но не дать его Эриде


                Почему нет?
                Боялись усложнить жизнь школьникам?
                «Солнечная система состоит из пятидесяти планет. Их названия...»

                «Хорошо, значит планета это объект, вращающийся вокруг Солнца, диаметром не меньший чем 2373,4 км


                Диаметром, это точно.
                Далеко не все космические тела имеют шарообразную форму и вращаются по самостоятельной орбите вокруг Солнца (Луна и Титан — точно не планеты, несмотря на их размер :)

                  0
                  Почему нет?
                  Боялись усложнить жизнь школьникам?

                  Если бы в список планет записали неизвестное количество тел, в разы-десятки раз меньше Луны на задворках Солнечной Системы, то все равно начали бы выделять «большие» планеты в отдельную категорию. Вместо этого решили «большие» планеты не трогать, а выделить в отдельную малые, определив их как карликовые планеты. Параллельно повысили Цереру из Главного Пояса астероидов.
                  Далеко не все космические тела имеют шарообразную форму и вращаются по самостоятельной орбите вокруг Солнца

                  Эти два пункта и раньше подразумевались, и в новом определении прописаны. Собственно планета сейчас должна удовлетворять трем условиям:
                  1) Вращаться вокруг Солнца, т.е. не быть спутником другого объекта Солнечной Системы.
                  2) Быть достаточно массивной, что бы принять сферическую форму под воздействием собственной гравитации.
                  3) Быть гравитационной доминантой в окрестностях своей орбиты — не должно быть объектов сопоставимой массой, кроме ее спутников и объектов связанных орбитальными резонансами.
                  Третий пункт несколько размыт, но на данный момент пограничных случаев нет, так что проблем это не вызывает. Вот найдут газовый гигант где-то в облаке Оорта, тогда снова править определение придется. Ну и экзопланеты оно пока не покрывает.
                    0
                    3) Быть гравитационной доминантой в окрестностях своей орбиты — не должно быть объектов сопоставимой массой, кроме ее спутников


                    Так почему тогда Плутон выпал из списка? Он как бы проходит всем трем пунктам.
                      0
                      Плутон как раз таки не подходит по третьему пункту. Он всего лишь один из объектов в поясе Койпера, и составляет порядка 7% от его массы. Церера, для сравнения, составляет около 25% от массы Главного Пояса. И он не единственный сферический объект в нем, хотя и, вероятно, крупнейший.
                        0
                        Плутон как раз таки не подходит по третьему пункту. Он всего лишь один из объектов в поясе Койпера, и составляет порядка 7% от его массы


                        Речь же о «в пределах своей орбиты».
                        А ширина пояса Койпера — 25 а.е., что намного, намного больше, чем область всех внутренних планет Солнечной системы.
                          0
                          Его орбиту, если смотреть перпендикулярно плоскости эклиптики пересекает множество крупных объектов.
                          Навскидку:
                          Плутон — диаметр ~2376км перигелий: 29,7 а.е. афелий: 49,3 а.е.
                          Макемаке — диаметр ~1470км перигелий: 38 а.е. афелий: 52,7 а.е.
                          Орк — диаметр ~910км перигелий: 30,3 а.е. афелий: 48 а.е
                          Хаумеа — диаметр ~1600км перигелий: 35 а.е. афелий: 51.6 а.е
                          Квавар — диаметр ~1100км перигелий: 41,9 а.е. афелий: 44.9 а.е
                          Салация — диаметр ~900км перигелий: 37,4 а.е. афелий: 46.5 а.е
                          Есть целый класс объектов, Плутино, которые имеют орбиту очень близкую к орбите Плутона, среди которых есть 6-9 объектов имеют диаметр более 500 км (у трех он недостаточно точно измерен).
                          Плутон в поясе Койпера «один из многих» и не смог «всех построить» вокруг своей массы. А вот Нептун смог — все объекты пояса Койпера, которые пересекают его орбиту связаны с ним орбитальными резонансами. Поэтому Нептун — планета, а Плутон нет.
                            0
                            А если в системе всегда существовала только одна планета, скажем, транзитная, увлечённая массивной звездой, ранее поглотившей весь газ в своих окрестностях, т.е. орбитальный резонанс отсутствует, это же не даёт повод сомневаться в её планетарности? Понятно, определение со временем может меняться, как, скажем переопределился эталон длины, но должно быть что-то однозначное, не набор опциональных пожеланий.
                              0
                              Не очень понял, что Вы имеете ввиду. Планета всегда была в системе или ее звезда увлекла, и при чем тут орбитальный резонанс?
                              Сам по себе орбитальный резонанс «вообще» планете не требуется, но нужно, что бы если в окрестностях орбиты были другие объекты, они бы из-за гравитационного взаимодействия с планетой либо вылетали за пределы орбиты, либо переходили на траекторию столкновения, либо оказывались в состоянии орбитального резонанса с планетой, что приведет к стабилизации их орбит. В результате тела мы получим ситуацию, когда все тела в окрестностях орбиты планеты будут в состоянии орбитального резонанса, просто потому, что те что в нем не находятся уже давно не находятся в окрестностях орбиты.

                              Хотя для экзопланет текущее определение плохо подходит, там могут быть интересные объекты, которые мы бы могли отнести к планетам, но которые под текущее определение попасть не могут. Скажем объект, достаточно массивный, что бы будь он на месте Земли он бы считался планетой, но при этом расположенный в точке Лагранжа в двойной звездной системе.
                                0
                                Плутон… не смог «всех построить» вокруг своей массы. А вот Нептун смог… Поэтому Нептун — планета, а Плутон нет.
                                КМК наличие или отсутствие у тела способности создать орбитальный резонанс не может считаться критерием принадлежности к какой-либо категории.
                                  0
                                  Критериями принадлежности к категории планет является следующее:
                                  Планетой является небесное тело,
                                  a) обращающееся по орбите вокруг Солнца,
                                  b) имеющее достаточную массу, чтобы под действием собственной гравитации прийти в состояние гидростатического равновесия (иметь близкую к сферической форму),
                                  c) расчистившее окрестности своей орбиты от иных объектов.

                                  Под «расчисткой» подразумевается
                                  https://en.wikipedia.org/wiki/Clearing_the_neighbourhood
                                  The phrase refers to an orbiting body (a planet or protoplanet) «sweeping out» its orbital region over time, by gravitationally interacting with smaller bodies nearby. Over many orbital cycles, a large body will tend to cause small bodies either to accrete with it, or to be disturbed to another orbit, or to be captured either as a satellite or into a resonant orbit. As a consequence it does not then share its orbital region with other bodies of significant size, except for its own satellites, or other bodies governed by its own gravitational influence. This latter restriction excludes objects whose orbits may cross but that will never collide with each other due to orbital resonance, such as Jupiter and its trojans, Earth and 3753 Cruithne, or Neptune and the plutinos

                                  Это не «тело способно создать орбитальный резонанс». Просто тело должно быть достаточно массивным, что бы другие тела могли бы находится на близких орбитах только в определенных, гравитационно-подчиненных состояниях, одним из которых является состояние орбитального резонанса.
                                    0
                                    Спасибо, учту.
                +1
                Мы живем в такое время, что можем править учебники астрономии: добавляем спутники, астероиды, вычеркиваем планеты и тд
                  0
                  В данном случае девятая планета — это не просто какая-то гипотетическая новая планета, это по сути конкретная предсказанная планета, с примерной орбитой, размерами, массой и тп.
                  Вики
                  Один из «открывателей» — Константин Батыгин.
                    0
                    Интересные у вас аргументы. Вы утверждаете, что "… это не просто какая-то гипотетическая новая планета..." и даете ссылку на Вики, первая фраза которой звучит как "… гипотетическая планета во внешней области Солнечной системы". Вы уж определитесь, гипотетическая, или не гипотетическая…
                      0
                      Гипотетическая.
                      Это не аргументы, я лишь отвечал на комментарий, в котором говорится про Плутон, что можно его считать девятой планетой, а может вообще критерии поменяются и будет 27 с половиной планет.
                      Я лишь хотел сказать, что речь не про количество планет в солнечной системе, а про довольно конкретную гипотетическую новую планету.
                        0
                        Я лишь хотел сказать, что речь не про количество планет в солнечной системе, а про довольно конкретную гипотетическую новую планету


                        Сколько всего существует гипотетических новых планет, предсказанных различными учеными?
                  +1
                  Простите, но когда я прочитал заголовок статьи, то сразу в голову пришел эпизод с одного мультика
                  картинка
                  image

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                  Самое читаемое