Tento mesiac boli predložené nové dôkazy o existencii nebeského tela, ktoré v roku 2016 predpovedali Konstantin Batygin a Michael Brown. „Podkrovie“stručne hovorí o najnovších správach o rase astronómov, ktorí majú právo zapísať svoje meno do storočnej histórie inventára nášho planetárneho systému.
„V slnečnej sústave je osem planét“- toto tvrdenie už nemusí byť pravdivé o niekoľko rokov. Astronómovia získavajú čoraz viac nepriamych dôkazov o existencii deviatej planéty ďaleko za obežnou dráhou Neptúna.
Od objavenia Uránu v roku 1781 bola opakovane navrhovaná hypotéza o existencii inej planéty v slnečnej sústave. V roku 1846 bol objavený Neptún av roku 1930 bola potvrdená prítomnosť Pluta (v stave planéty do roku 2006, teraz trpasličej planéty) a vedci občas identifikovali nebeské telo svojím účinkom na obežné dráhy už známych planét. Po celý čas sa prieskumy rôznych druhov anomálií v pohybe planét a asteroidov vykonávali pomerne aktívne, ale do konca 20. storočia sa záujem o „planétu X“ustal.
V 90. rokoch 20. storočia bol model slnečnej sústavy doplnený Kuiperovým pásom, ktorý bol spojený s rozptýleným diskom za obežnou dráhou Neptúna. Pozemské planéty, asteroidový pás, plynové giganty, Kuiperov pás a prípadne ešte rozsiahlejší a jemnejší Oortov oblak - v tomto modeli, ako mnohí začali veriť, nebolo miesto pre iné planéty.
Zatvorené a neviditeľné
V roku 2016 predložili americkí astronómovia Konstantin Batygin a Michael Brown hypotézu, že za pásom Kuiper je ďalšia deviata planéta. Ich predpoklad bol založený na analýze niekoľkých osobitne vzdialených obežných dráh objektov v Kuiperovom páse, napríklad Sedna, ktoré sa z nejakého dôvodu pohybujú po oblohe v rovnakej rovine av jednom smere. Po mnohých mesiacoch modelovania a kontroly údajov so skutočnými, dospeli astronómovia k prekvapivému záveru aj pre seba: veľmi ďaleko za Neptúnom sa nachádza ďalšie nebeské teleso s hmotnosťou asi desať Zem a nepribližujúce sa k Slnku bližšie ako 280 astronomických jednotiek. A to je to, čo napína a narovnáva obežné dráhy týchto „podivných“telies pásov Kuiper.
Schéma znázorňujúca obežnú dráhu Planet Nine (oranžová) a obežné dráhy niektorých známych transneptunských objektov (ružová). Obrázok: MagentaGreen / Wikimedia.
Propagačné video:
Batygin a Brown vo svojom článku poznamenali, že nájdenie deviatej planéty nebude najľahšou úlohou. Vzhľadom na veľkú vzdialenosť od tohto hypotetického objektu by malo byť také slabé, aby bolo viditeľné ďalekohľadom iba s priemerom zrkadla niekoľkých metrov - to zodpovedá úrovni slušného observatória, ktoré je spravidla zaťažené inými úlohami. Hľadanie obrovskej planéty na okraji slnečnej sústavy sa ukázalo byť technicky ťažšie ako odhaliť exoplanety mnoho desiatok svetelných rokov od Zeme, avšak vedci majú okrem priamych pozorovaní aj nepriame metódy.
Jedným z nich je hľadanie nových transneptunských objektov a porovnanie ich obežných dráh s predikciami modelu Batygin-Brown. Astronómovia tvrdia, že gravitačný vplyv deviatej planéty nielenže vysiela niektoré telá pásov Kuiper na dlhú cestu okolo Slnka, ale vedie aj k nezvyčajne veľkým sklonom orbít mnohých ďalších objektov. Niekedy tak, že sa začnú otáčať kolmo na ekliptiku zvyšku planét nášho systému.
Napríklad objekt BP519 z roku 2015, známy ako „kešu“, opísaný v nedávno uverejnenom článku medzinárodnej skupiny astronómov, zapadá do modelu Batygin-Brown. Má veľmi vysoký orbitálny sklon, ktorý nám však ešte neumožňuje s istotou povedať, že deviata planéta skutočne existuje. Autori tohto objavu starostlivo píšu o „pridávaní nepriamych dôkazov v prospech novej planéty“a Batygin a Brown krátko pred tým predložili niekoľko vylepšení predtým uvedenej hypotézy: nové modelovanie rôznych scenárov vývoja Kuiperovho pásu ukázalo, že vplyv deviatej planéty vedie k objaveniu sa mnohých transneptunských objektov. s veľmi predĺženými obežnými dráhami - a to je v dobrej zhode s pozorovaniami.
Ďalší diagram obežných dráh deviatej planéty (zelený kruh označený P9) a mnohých extrémne pretiahnutých obežných dráh transneptunských objektov. Pozdĺžny modrý kruh - Kešu obežná dráha. Každý štvorec v pozadí - 100 astronomických jednotiek. Obrázok: Tomruen / wikimedia commons.
Podľa Konstantina Batygina „novoobjavený objekt, 2015 BP519, je presne tam, kde to predpovedá teoretický model deviatej planéty.“V komentári k Attic poznamenal, že „je to fantastické potvrdenie obrazu, ktorý sme očakávali na základe numerického modelovania“, je však ešte stále príliš skoro hovoriť o konečnom objave novej planéty. Zoznam dôkazov o jeho existencii rastie doslova pred našimi očami, ale len pár fotografií s pohyblivým objektom označeným na nich tento problém ukončí. Batygin a Brown už získali pozorovací čas na veľkom pozemnom teleskope Subaru, ktorý je podľa Batygina jedným z najlepších nástrojov na nájdenie deviatej planéty. Okrem toho sa robia pokusy použiť obrázky z kozmického ďalekohľadu WISE,a od roku 2017 funguje projekt Backyard Worlds: Planet 9, kde sa každý môže pokúsiť nájsť toto nebeské telo na obrázkoch, takže nemusí trvať dlho čakať.
No a čo?
Relatívne neprítomnosť stálych zrážok Zeme s asteroidmi za posledné miliardy rokov možno pripísať plynárenským gigantom. Na svoje súčasné obežné dráhy „vyčistili“náš sektor planétového systému od rôznych malých (podľa astronomických kritérií) úlomkov. Ale ak Jupiter alebo dokonca Neptún skutočne ovplyvnil Zem prinajmenšom tým, že sa zbavil pravidelných planetárnych katastrof, potom čo je telo desaťkrát vzdialené?
Ruský astronóm Vladimir Surdin vo svojom komentári pre Attic poznamenal, že objav každej novej planéty ovplyvňuje naše chápanie osudu slnečnej sústavy, ktoré je dodnes neurčité. „Výskum v skutočnosti len začína,“uviedol vedec a dodal, že „na periférii slnečnej sústavy, v tme, Boh vie, čo.““Tie telá, ktoré dopĺňajú katalógy astronómov stovkami, sa nachádzajú v relatívne malej vzdialenosti od Slnka, ale aj obrovská planéta za pásom Kuiper má každú šancu skryť sa pred pozorovateľmi na veľmi dlhú dobu a vydávať sa iba nepriamymi gravitačnými účinkami.
Schéma: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Navonok by deviata planéta, ak existuje, mala byť podobná obom plynovým obrom najvzdialenejším od Slnka. "Planéta so super-zemskou hmotou by bola podobná Uránu a Neptúnu, ale ešte chladnejšia," hovorí Surdin. Tieto dve nebeské telá sa niekedy nazývajú „giganty ľadu“kvôli predpokladanej prítomnosti jadra skalnatého ľadu bez vrstvy kovového vodíka očakávaného od Jupitera a Saturna. Avšak iba jedna kozmická loď Voyager 2 navštívila Urán a Neptún v celej histórii ľudstva, takže vedci majú menej pozorovacích údajov, ako by chceli.
Deviata planéta, dokonca aj na perihéliu, bude prakticky neprístupná pre výskumné sondy s raketovými motormi. Voyagers sa vzdialili od Slnka v 117 a 140 AU. - napriek tomu, že boli uvedené na trh v roku 1977. Letí dokonca do bodu 200 AU. bude to trvať najmenej pol storočia od našej hviezdy a skrátenie tohto obdobia na určité rozumné limity si bude samozrejme vyžadovať zásadne nové technológie, ako je napríklad slnečná plachta. Dokonca ani kombinácia jadrového reaktora s iónovými motormi v konfigurácii, ktorá zhruba pripomína ruské jadrové zariadenie megawattov, nedovolí dosiahnuť cieľ za menej ako desať rokov. A keď je planéta vo svedomí, tento čas sa výrazne zvyšuje.
Urán a Neptún, obrázky NASA. Ako vidíte, ľadový giganti majú úplne odlišný vzhľad: napríklad malé prímesi metánu (asi 1%) robí Neptún omnoho viac modrej.
Priama detekcia deviatej planéty potvrdí správnosť Batygina a Browna, umožní objasniť históriu slnečnej sústavy, ale toto nebeské teleso samo o sebe, dokonca aj so zavedením novej generácie ďalekohľadov, zostane na fotografiách sotva viac ako bodka. Deviata planéta „na záhrade“slnečnej sústavy je paradoxne ťažšie študovať ako akékoľvek horúce Jupitery v blízkosti iných hviezd, ale poskytne lepšie pochopenie správania tých objektov, ktoré sú už dávno známe.
Od papiera po počítače
Neptún bol prvou planétou objavenou „na špičke peria“- založenou na výpočtoch a analýze pohybu Uránu, ktorý sa pohyboval premenlivou rýchlosťou v dôsledku vonkajšej príťažlivosti. Čím je však väčšia vzdialenosť medzi nebeskými telesami a tým väčší je počet týchto telies, tým ťažšie je vypočítať ich trajektóriu. Fyzici a matematici vedia, že problém rotácie dvoch telies okolo spoločného ťažiska je relatívne ľahké vyriešiť a má odpoveď vo forme rovnice s presným popisom obežnej dráhy, ale kombinácia troch telies je oveľa ťažšie vypočítať. Konkrétne, systém troch alebo viacerých telies nemá analytické riešenie, to znamená, že nie je možné získať vzorec opisujúci ich pohyb v ľubovoľne dlhom čase.
Vývoj slnečnej sústavy podľa modelu Nice. Modrá ukazuje obežnú dráhu Uránu, modrá - Saturn, zatiaľ čo oranžová a zelená zodpovedajú Saturnovi s Jupiterom. Podľa tohto modelu Urán a Neptún zmenili miesta a po ceste všetky obrovské planéty „vyčistili“planétový systém malých predmetov. Model má niekoľko úprav - napríklad navrhnúť prítomnosť iného plynného gigantu, ktorý bol úplne hodený do medzihviezdneho priestoru. Obrázok: AstroMark / Wikimedia.
Modelovanie slnečnej sústavy sa vykonáva iba približnými metódami. Pri dostatočne veľkých výdavkoch na výpočtové zdroje je možné vypočítať pohyb prvkov systému s ľubovoľne potrebnou presnosťou, ale niekedy zanedbateľné odchýlky od pôvodných podmienok vedú po určitom čase k úplne inému správaniu modelu. Tento účinok je širokej verejnosti známy ako „motýľový efekt“. Pohyb planét a asteroidov, ako aj správanie sa vzdušných hmôt, podlieha tomuto efektu, takže rekonštrukcia histórie slnečnej sústavy nie je v žiadnom prípade v zložitosti v porovnaní s predpoveďou počasia na dlhú dobu. A pokusy o vypočítanie hypotetickej planéty sú porovnateľné s úlohou predpovedať všetky dôsledky hurikánu - tu musíte čeliť tak nedostatku presných informácií, ako aj nedostatku výpočtovej sily.
Pred príchodom moderných počítačov zostal výpočet pohybu tisícov tiel súčasne takmer neriešiteľným problémom. Vzhľad modelu Nice, ktorý opisuje správanie plynových gigantov po ich vytvorení z disku plynu a prachu, bol umožnený počítačmi. Argumenty pre deviatu planétu sú tiež založené na výpočtoch, ktoré nie je možné vykonať pomocou papiera a pera. Ak sa objaví deviata planéta, nebude to len opakovanie histórie Neptúnu alebo Pluta, ale nová história, ktorá by bola pred sto rokmi nemožná.
Alexey Tymošenková