Kui palju neid. Teadlased teatavad üheksanda planeedi Uue taevakeha avastamisest Päikesesüsteemis

Umbes 30 meie päikesesüsteemi inimese loodud kosmoseaparaati koguvad praegu teavet meie planeedi ja selle ümbruse kohta. Igal aastal kogutakse tõendeid, mis toetavad mõnda teooriat, lükates samal ajal teised kõrvale. Siin on mõned kõige huvitavamad faktid, mida meil õnnestus oma päikesesüsteemi kohta 2016. aastal teada saada.

Jupiter ja Saturn viskavad meile komeete

1994. aastal jälgis kogu maailm, kuidas komeet Shoemaker-Levy 9 põrkas Jupiteriga ja "jättis Maa-suuruse jälje, mis kestis aasta." Siis rääkisid astronoomid rõõmsalt, et Jupiter kaitseb meid komeetide ja asteroidide eest.

Tänu oma tohutule gravitatsiooniväljale arvati, et Jupiter tõmbab enamiku neist ohtudest endasse enne, kui need Maale jõuavad. Kuid hiljutine uuring näitas, et tõsi võib olla täpselt vastupidine ja kogu see "Jupiteri kilbi" idee ei vasta tõele.

NASA Pasadenas asuvas reaktiivmootorite laboris tehtud simulatsioonid on näidanud, et Jupiter ja Saturn paiskavad kõige tõenäolisemalt kosmoseprahti sisemisse päikesesüsteemi ja orbiitidele, mis suunavad need Maa teele. Selgub, et hiidplaneedid pommitavad meid komeetide ja asteroididega.

Hea uudis on see, et Maad selle arengufaasis pommitanud komeedid võisid "kanda kaasa välisest päikesesüsteemist pärit lenduvaid aineid, mis on vajalikud elu tekkeks".

Pluutol on vedel vesi

Teadaoleva päikesesüsteemi äärealadel paljastab NASA kosmoselaev New Horizons kummalisi asju kauge kääbusplaneedi Pluuto kohta. Esiteks on huvitav, et Pluutol on vedel ookean.

Murdejoonte olemasolu ja suure kraatri nimega Sputnik Planum analüüs viisid teadlased mudelini, mis näitab, et Pluutol on 100 kilomeetri paksune vedel ookean ja 300 kilomeetri paksuse jääkoore all on 30% soolasisaldus. See on umbes sama soolane kui Surnumeri.

Kui Pluuto ookean oleks külmumas, peaks planeet kokku tõmbuma. Kuid tundub, et see laieneb. Teadlased kahtlustavad, et südamikus on piisavalt radioaktiivsust, et tagada vähemalt osa soojust. Paksud eksootilise pinnajää kihid toimivad isolaatorina ja tõenäoliselt ammoniaagi olemasolu antifriisina.

Neptuuni ja Uraani tuumad on pakitud kilesse

Kuidas sa tead, mis peitub kaugete gaasihiiglaste pilvede all, kus atmosfäärirõhk on üheksa miljonit korda kõrgem kui Maal? Matemaatika! Teadlased kasutasid USPEX-i algoritmi, et anda võimalik pilt sellest, mis toimub nende halvasti mõistetavate planeetide pilvede all.

Teades, et Neptuun ja Uraan koosnevad peamiselt hapnikust, süsinikust ja vesinikust, on teadlased ühendanud arvutused, et teha kindlaks seal toimuvad kummalised keemilised protsessid. Tulemuseks on eksootilised polümeerid, orgaanilised plastid, kristalne süsinikdioksiid ja orto-süsinikhape (teise nimega "Hitleri hape", sest selle aatomstruktuur meenutab haakristi), mis on mähitud ümber tahke sisemise südamiku.

Titanil ja Euroopas maavälist elu otsides loodavad teadlased, et vesi võis orgaanilistes protsessides kividega reageerida. Aga kui sisemine südamik on mähitud eksootilistesse kristallidesse ja plastikutesse, tuleb mõned asjad uuesti läbi mõelda.

Merkuuril on tohutu suur kanjon

Kui Veenusel ja Marsil toimus vulkaaniline tegevus isegi paar miljonit aastat tagasi, siis tundub, et beebi Merkuur rahunes 3-4 miljardit aastat tagasi. Planeet jahtus, hakkas kahanema ja pragunema.

Selle käigus tekkis tohutu pragu, mida teadlased nimetavad "suureks oruks". Marylandi ülikooli teadlaste sõnul:

“Oru laius on 400 kilomeetrit ja pikkus 965 kilomeetrit, järskude nõlvadega, mis ulatuvad 3 kilomeetrit ümbritsevast maastikust allapoole. Võrdluseks, kui Merkuuri "suur org" eksisteeriks Maal, oleks see kaks korda sügavam kui Grand Canyon ja ulatuks Washingtonist New Yorki ja Detroiti kaugele läände.

Pisitillukesel planeedil, mille ümbermõõt on vaid 4800 kilomeetrit, näeb nii suur org näos pigem välja nagu kohutav arm.

Veenus oli kunagi elamiskõlbulik

Veenus on ainus planeet, mis pöörleb tagurpidi. Temperatuuril 460 kraadi Celsiuse järgi on selle pind plii sulamiseks piisavalt kuum ja planeet ise on kaetud väävelhappepilvedega. Kuid ühel päeval suutis Veenus elu toetada.

Rohkem kui neli miljardit aastat tagasi olid Veenusel ookeanid. Tegelikult arvatakse, et planeedil on vett olnud üle kahe miljardi aasta. Tänapäeval on Veenus väga kuiv ja veeauru puudub. Päikese päikesetuul puhus selle kõik minema.

Veenuse atmosfäär eraldab Maa omast viis korda tugevama elektrivälja. See väli on ka piisavalt tugev, et ületada Veenuse gravitatsioon ning suruda vesinik ja hapnik atmosfääri ülakihtidesse, kust päikesetuuled need minema puhuvad.

Teadlased ei tea, miks Veenuse elektriväli nii tugev on, kuid see võib olla tingitud sellest, et Veenus on Päikesele lähemal.

Maad toidab Kuu

Maad ümbritseb magnetväli, mis kaitseb meid laetud osakeste ja kahjuliku kiirguse eest. Kui mitte seda, puutuksime kokku 1000 korda tugevamate kosmiliste kiirtega kui praegu. Meie arvutid ja elektroonika lähevad koheselt praadima. Seetõttu on suurepärane, et meie planeedi keskel keerleb hiiglaslik sularaua pall. Kuni viimase ajani polnud teadlased kindlad, miks see pidevalt pöörleb. Lõpuks peaks see jahtuma ja aeglustuma.

Kuid viimase 4,3 miljardi aasta jooksul on see jahtunud vaid 300 kraadi Celsiuse järgi. Seega kaotasime üsna palju soojust, mis magnetvälja jaoks erilist rolli ei mänginud. Teadlased usuvad nüüd, et Kuu orbiit hoiab Maa kuuma tuuma pöörlemas, süstides tuuma umbes 1000 miljardit vatti energiat. Kuu võib olla meile olulisem, kui me arvasime.

Saturni rõngad on uued

Alates 1600. aastatest on vaieldud selle üle, kui palju Saturni rõngaid on olemas ja kust need pärit on. Teoreetiliselt oli Saturnil kunagi rohkem kuud ja mõned neist põrkasid omavahel kokku. Selle tulemusena tekkis prügipilv, mis lagunes rõngasteks ja 62 satelliidiks.

Vaadates, kuidas Saturn Enceladusest geisereid välja pigistas, suutsid teadlased hinnata gaasihiiglase puksiiri suhtelist tugevust. Kuna kõik satelliidid paisati pikematele orbiitidele, võimaldas see teadlastel ligikaudselt hinnata, millal kuudevaheline segadus toimus.

Numbrid näitasid, et Saturni rõngastel polnud midagi pistmist planeedi tekkega neli miljardit aastat tagasi. Tegelikult, välja arvatud Titani ja Iapetuse kaugemad kuud, näivad Saturni suured kuud olevat tekkinud kriidiajastul, dinosauruste ajastul.

Meie läheduses on 15 000 väga suurt asteroidi.

2005. aastal sai NASA ülesandeks leida 2020. aastaks 90% Maa-lähedasest kosmosest suurtest objektidest. Siiani on amet leidnud 90% objektidest, mis on 915 meetrit või suuremad, kuid vaid 25% on 140 meetrit või rohkem.

2016. aastal avastas NASA oma 15 000 objekti, tehes nädalas 30 uut avastust. Teadmiseks: 1998. aastal leidis agentuur vaid 30 uut objekti aastas. NASA kataloogib kõik ümberkaudsed komeedid ja asteroidid, et olla kindel, et me teaksime, kui midagi meid tabab. Kuid mõnikord pursavad meteoorid välja ilma hoiatuseta, nagu see, mis plahvatas 2013. aastal Tšeljabinski kohal.

Me põrutasime seadme tahtlikult komeedile

Euroopa Kosmoseagentuuri kosmoselaev Rosetta tiirles kaks aastat ümber komeedi 67P/Churyumov-Gerasimenko. Seade kogus andmeid ja asetas isegi maanduri pinnale, kuigi mitte täiesti edukalt.

See 12-aastane missioon on toonud kaasa mitmeid olulisi avastusi. Näiteks avastas Rosetta aminohappe glütsiini, mis on elu põhiline ehitusplokk. Kuigi pikka aega on arvatud, et aminohapped võisid kosmoses tekkida päikesesüsteemi koidikul, avastati need alles tänu Rosettale.

Rosetta leidis 60 molekuli, millest 34 polnud kunagi varem komeedilt leitud. Kosmoselaeva instrumendid näitasid ka olulist erinevust komeedi vee ja Maa vee koostises. Selgub, et on ebatõenäoline, et vesi tekkis Maale komeetide tõttu.

Pärast edukat missiooni kukkus ESA veesõiduki vastu komeedi.

Päikese mõistatused lahendatud

Kõikidel planeetidel ja tähtedel on magnetväljad, mis aja jooksul muutuvad. Maal pöörduvad need väljad ümber iga 200 000–300 000 aasta järel. Aga nüüd on nad hiljaks jäänud.

Päikese käes juhtub kõik kiiremini. Umbes iga 11 aasta järel muutub Päikese magnetvälja polaarsus vastupidiseks. Sellega kaasneb päikese aktiivsuse ja päikeselaikude suurenemise periood.

Kummalisel kombel joonduvad Veenus, Maa ja Jupiter sel ajal. Teadlased usuvad, et need planeedid võivad Päikest mõjutada. Uuringus leiti, et planeetide joondumisel põhjustab nende gravitatsioon päikeseplasma loodete mõju, tõmmates selle sisse ja häirides päikese magnetvälja.

California Tehnoloogiainstituudi teadlased teatasid leiust. Siiani pole keegi uut objekti läbi teleskoobi näinud. Michael Browni ja Konstantin Batõgini sõnul avastati planeet, analüüsides andmeid gravitatsioonihäirete kohta, mida see teistele taevakehadele avaldab. Nime pole talle veel antud, kuid teadlased on suutnud määrata erinevaid parameetreid. See kaalub 10 korda rohkem kui Maa. Uue planeedi keemiline koostis meenutab kahte gaasihiiglast – Uraani ja Neptuuni. Muide, oma suuruselt sarnaneb ta Neptuuniga ja asub päikesest veelgi kaugemal kui Pluuto, mis oma tagasihoidliku suuruse tõttu on kaotanud planeedi staatuse. Taevakeha olemasolu kinnitamine võtab aega viis aastat. Teadlased on broneerinud aja Jaapani observatooriumis Hawaiil. Tõenäosus, et nende avastus on vale, on 0,007 protsenti. Kui avastust tunnustatakse, on uus planeet päikesesüsteemis üheksas.

Päikesesüsteemil näib olevat uus üheksas planeet. Täna teatasid kaks teadlast tõendid selle kohta, et peaaegu Neptuuni suurune keha – kuid seninägematu – tiirleb ümber päikese iga 15 000 aasta järel. Nad ütlevad, et Päikesesüsteemi lapsekingades 4,5 miljardit aastat tagasi löödi hiiglaslik planeet päikese lähedal asuvast planeeti moodustavast piirkonnast välja. Gaasi mõjul aeglustatuna asus planeet kaugele elliptilisele orbiidile, kus see varitseb ka praegu.

Väide on seni tugevaim Sajandeid kestnud "Planeet X" otsingutel Neptuunist kaugemal. Seda otsingut on kimbutanud kaugeleulatuvad väited ja isegi otsene vurr. Kuid uued tõendid pärinevad paarilt lugupeetud planeediteadlastelt Konstantin Batyginilt ja Mike Brownilt California Tehnoloogiainstituudist (Caltech) Pasadenas, kes valmistusid vältimatuks skeptitsismiks teiste kaugete objektide orbiitide üksikasjalike analüüside ja kuudepikkuse arvutitööga. simulatsioonid. "Kui te ütlete: "Meil on tõendeid planeedi X kohta", ütleb peaaegu iga astronoom: "See jälle? Need poisid on ilmselgelt hullud.“ Ma teeksin ka,” ütleb Brown. Miks see erineb? See on erinev, sest seekord on meil õigus."

LANCE HAYASHIDA/CALTECH

Välisteadlaste sõnul on nende arvutused kuhjuvad ja väljendavad tulemuse suhtes ettevaatlikkust ja põnevust. „Ma ei kujutaks ette suuremat tehingut, kui – ja see on muidugi paksus kirjas „kui” –, kui see õigeks osutub,“ ütleb Santa Cruzi California ülikooli (UC) planetaarteadlane Gregory Laughlin. "Mis selles põnevat on, on tuvastatav."

Batygin ja Brown järeldasid selle olemasolu kuue varem tuntud objekti omapärasest rühmitustest, mis tiirlevad Neptuunist kaugemale. Nad ütlevad, et on ainult 0,007% tõenäosus ehk umbes üks 15 000-st, et rühmitamine võib olla juhus. Selle asemel on nende sõnul 10 Maa massiga planeet karjatanud kuus objekti nende kummalisele elliptilisele orbiidile, kallutatud Päikesesüsteemi tasapinnast välja.

Järeldatava planeedi orbiit on samamoodi kallutatud, samuti venitatud kauguseni, mis plahvatab varasemaid ettekujutusi päikesesüsteemist. Selle lähim lähenemine päikesele on seitse korda kaugemal kui Neptuun ehk 200 astronoomilist ühikut (AU). (AU on kaugus Maa ja Päikese vahel, umbes 150 miljonit kilomeetrit.) Ja planeet X võib rännata kuni 600–1200 AU kaugusele, kaugele kaugemale Kuiperi vööst, väikeste jäiste maailmade piirkonnast, mis algab Neptuuni servast umbes 30. AU.

Kui planeet X on väljas, peaksid astronoomid leidma rohkem objekte märguandeorbiitidelt, mida kujundab peidetud hiiglane, ütlevad Brown ja Batygin. Kuid Brown teab, et keegi ei usu avastust enne, kui teleskoobi pildiotsijasse ilmub Planet X ise. "Kuni otsest tuvastamist pole, on see hüpotees - isegi potentsiaalselt väga hea hüpotees," ütleb ta. Meeskonnal on aega ühe Hawaii suure teleskoobiga, mis sobib otsingutele, ja nad loodavad, et jahiga ühinevad ka teised astronoomid.

Batygin ja Brown avaldasid tulemuse täna aastal Astronoomiline ajakiri. Alessandro Morbidelli, Prantsusmaal asuva Nice'i observatooriumi planetaarne dünaamika, tegi eksperdihinnangu. Oma avalduses ütleb ta, et Batõgin ja Brown esitasid "väga kindla argumendi" ja et ta on "kauge planeedi olemasolus üsna veendunud".

Uue üheksanda planeedi võiduajamine on Browni jaoks irooniline roll; ta on rohkem tuntud kui planeetide tapja. Tema 2005. aastal avastatud Eris, kauge jäämaailm, mis on peaaegu sama suur kui Pluuto, näitas, et see, mida peeti äärepoolseimaks planeediks, oli vaid üks paljudest Kuiperi vöö maailmadest. Astronoomid klassifitseerisid Pluuto kohe ümber kääbusplaneediks – saagat kirjeldas Brown oma raamatus Kuidas ma Pluuto tapsin.

Nüüd on ta liitunud sajandeid kestnud uute planeetide otsingutega. Tema meetodil, mis tuletab planeedi X olemasolu selle kummituslike gravitatsioonimõjude põhjal, on arvestatav tulemus. Näiteks 1846. aastal ennustas prantsuse matemaatik Urbain Le Verrier Uraani orbiidi ebakorrapärasuste põhjal hiidplaneedi olemasolu. Berliini observatooriumi astronoomid leidsid uue planeedi Neptuuni kohas, kus see pidi olema, tekitades meedia sensatsiooni.

Järelejäänud luksumine Uraani orbiidil panid teadlased mõtlema, et üks planeet võib veel olla, ja 1906. aastal alustas jõukas suurärimees Percival Lowell oma uues Arizonas Flagstaffis asuvas vaatluskeskuses planeedi X otsimist. 1930. aastal tõusis Pluuto üles, kuid see oli liiga väike, et Uraanil tähendusrikkalt vedada. Rohkem kui pool sajandit hiljem selgus kosmoselaeva Voyager mõõtmistel põhinevate uute arvutuste põhjal, et Uraani ja Neptuuni orbiidid olid iseenesest täiesti korras: planeeti X polnud vaja.

Ometi püsis planeet X võlu. Näiteks 1980. aastatel tegid teadlased ettepaneku, et nähtamatu pruun kääbustäht võib komeetide fusillade vallandades põhjustada Maal perioodilisi väljasuremisi. 1990. aastatel kasutasid teadlased Jupiteri suurust planeeti Päikesesüsteemi serval, et selgitada teatud veidrate komeetide päritolu. Alles eelmisel kuul väitsid teadlased, et avastasid umbes 300 ühiku kaugusel asuva kivise planeedi nõrga mikrolainevalguse, kasutades Tšiilis asuvat teleskoobinõusid, mida nimetatakse Atacama suureks millimeetri massiiviks (ALMA). (Brown oli üks paljudest skeptikutest, märkides, et ALMA kitsas vaateväli muutis sellise objekti leidmise võimaluse kaduvalt väikeseks.)

Brown sai esimese aimu oma praegusest karjäärist 2003. aastal, kui ta juhtis meeskonda, kes leidis Sedna, nii Erisest kui ka Pluutost pisut väiksema objekti. Sedna veider ja kaugele ulatuv orbiit tegi sellest tol ajal kõige kaugema teadaoleva objekti Päikesesüsteemis. Selle periheel ehk päikesele lähim punkt asus Kuiperi vööst kaugemal ja Neptuuni gravitatsiooni mõjust kaugel väljaspool 76 AU. Mõte oli selge: midagi massiivset, palju Neptuunist kaugemal, pidi Sedna oma kaugele orbiidile tõmbama.

(ANDMED)JPL; BATYGIN JA BROWN/CALTECH; (DIAGRAMM) A. CUADRA/ TEADUS

See miski ei pidanud olema planeet. Sedna gravitatsiooniline tõuge võis pärineda mööduvalt tähelt või ühest paljudest teistest tähtedest, mis ümbritsesid tärkavat päikest päikesesüsteemi tekkimise ajal.

Sellest ajast peale on sarnastele orbiitidele kerkinud käputäis teisi jäiseid objekte. Kombineerides Sedna viie teise veidrikuga, on Brown enda sõnul välistanud tähed kui nähtamatu mõju: selliseid kummalisi orbiite saab seletada ainult planeet. Tema kolmest peamisest avastusest – Eris, Sedna ja nüüd potentsiaalselt ka Planet X-Brown – ütleb, et viimane on kõige sensatsioonilisem. Pluuto tapmine oli lõbus. Sedna leidmine oli teaduslikult huvitav, ”ütleb ta. "Aga see, see on pea ja õlad üle kõige muu."

Brown ja Batygin said peaaegu löödud. Sedna oli aastaid üksildane vihje Neptuuni-tagusest häirest. Seejärel, 2014. aastal, avaldasid Scott Sheppard ja Chad Trujillo (Browni endine magistrant) artikli, milles kirjeldati VP113 – teise objekti, mis ei satu kunagi päikese lähedale – avastamist. Sheppard Washingtonis asuvast Carnegie teadusinstituudist ja Trujillo Hawaii Gemini observatooriumist olid tagajärgedest hästi teadlikud. Nad hakkasid uurima kahe objekti orbiite koos 10 teise veidrikuga. Nad märkasid, et periheelis olid kõik väga lähedal Päikesesüsteemi tasapinnale, milles Maa tiirleb, mida nimetatakse ekliptikaks. Ühes artiklis tõid Sheppard ja Trujillo välja omapärase kokkukleepumise ja tõstsid esile võimaluse, et kauge suur planeet oli ekliptika lähedal olevaid objekte karjatanud. Kuid nad ei surunud tulemust edasi.

Hiljem samal aastal hakkasid Batygin ja Brown Caltechis tulemusi arutama. Batygin ütleb, et kaugete objektide orbiite joonistades mõistsid nad, et Sheppardi ja Trujillo märgatud muster "on vaid pool loost". Objektid ei asunud mitte ainult periheelil ekliptika lähedal, vaid ka nende periheelid olid füüsiliselt ruumis rühmitatud (vt ülaltoodud diagrammi).

Järgmise aasta jooksul arutas duo salaja mustrit ja selle tähendust. See oli lihtne suhe ja nende oskused täiendasid üksteist. 29-aastane arvutimodelleerija Batygin läks UC Santa Cruzi kolledžisse, et saada randa ja võimalus mängida rokkbändis. Kuid ta tegi seal oma jälje, modelleerides Päikesesüsteemi saatust miljardite aastate jooksul, näidates, et harvadel juhtudel oli see ebastabiilne: Merkuur võib sukelduda päikese kätte või põrkuda Veenusega. "See oli bakalaureuseõppe üliõpilase jaoks hämmastav saavutus," ütleb Laughlin, kes tol ajal temaga koos töötas.

50-aastane Brown on vaatlusastronoom, kellel on dramaatiliste avastuste hõngu ja enesekindlus. Ta kannab tööl lühikesi pükse ja sandaale, tõstab jalad töölauale ja tal on tuul, mis varjab intensiivsust ja ambitsioonikust. Tal on programm, mis on valmis planeedi X jaoks suure teleskoobi andmete sõelumiseks hetkel, kui need sel aastal avalikult kättesaadavaks muutuvad.

Nende kontorid asuvad üksteisest mõne ukse kaugusel. "Minu diivan on kenam, nii et me räägime rohkem minu kontoris," ütleb Batygin. "Me kipume rohkem vaatama Mike'i andmeid." Neist said isegi treeningsõbrad ja nad arutasid oma ideid, oodates 2015. aasta kevadel Californias Los Angelese triatlonil vette pääsemist.

Esiteks viisid nad Sheppardi ja Trujillo uuritud objektid kuue kõige kaugema objektini, mis avastati kuue erineva uuringuga kuuel erineval teleskoobil. See muutis vähem tõenäoliseks, et kleepimine võib olla tingitud vaatluse kallutatusest, näiteks teleskoobi suunamisest teatud taevaosale.

Batygin alustas oma päikesesüsteemi mudelite külvamist erineva suuruse ja orbiitidega Planet X-idega, et näha, milline versioon selgitab kõige paremini objektide liikumisteed. Mõned arvuti käitamised kestsid kuid. Planeedi X jaoks tekkis eelistatud suurus – viis kuni 15 Maa massi – ja ka eelistatud orbiit: kuue väikese objektiga ruumis mittejoonduv, nii et selle periheel on kuue objekti afeeliga või kaugeima punktiga samas suunas. päikese käest. Kuue orbiidid ristuvad planeedi X orbiidiga, kuid mitte siis, kui suur kiusaja on läheduses ja võib neid häirida. Viimane epifaania saabus 2 kuud tagasi, kui Batõgini simulatsioonid näitasid, et planeet X peaks kujundama ka nende objektide orbiidid, mis libisevad Päikesesüsteemi ülalt ja alt, ekliptikaga peaaegu ortogonaalselt. "See tekitas selle mälestuse, " ütleb Brown. "Ma olen neid objekte varem näinud." Selgub, et alates 2002. aastast on avastatud viis neist kõrge kaldega Kuiperi vöö objektidest ja nende päritolu on suures osas seletamatu. "Nad mitte ainult ei ole seal, vaid on täpselt nendes kohtades, mida me ennustasime," ütleb Brown. "Siis sain aru, et see pole lihtsalt huvitav ja hea idee - see on tegelikult tõeline."

Sheppard, kes koos Trujilloga oli samuti kahtlustanud nähtamatut planeeti, ütleb, et Batygin ja Brown "viisid meie tulemuse järgmisele tasemele. …Nad läksid sügavale dünaamikasse, millessegi, millega me Chadiga väga hästi ei saa. Sellepärast ma arvan, et see on põnev."

Teised, nagu planetaarteadlane Dave Jewitt, kes avastas Kuiperi vöö, on ettevaatlikumad. 0,007% tõenäosus, et kuue objekti rühmitamine on juhuslik, annab planeedi väitele statistilise olulisuse 3,8 sigmat, mis ületab 3 sigma läve, mida tavaliselt tuleb tõsiselt võtta, kuid jääb alla 5 sigmat, mida mõnikord kasutatakse sellistes valdkondades nagu osakeste füüsika. See teeb muret Jewittile, kes on varem näinud palju 3-sigma tulemuste kadumist. Ta ütleb, et vähendades Sheppardi ja Trujillo uuritud objektide arvu kuuele nende analüüsi jaoks, nõrgendasid Batygin ja Brown oma väidet. "Ma muretsen, et üheainsa uue objekti leidmine, mida rühmas pole, hävitaks kogu ehitise," ütleb Los Angelese ülikoolis viibiv Jewitt. "See on keppide mäng, kus on ainult kuus keppi."

(IMAGES) WIKIMEDIA COMMONS; NASA/JPL-CALTECH; A. CUADRA/ TEADUS ; NASA/JHUAPL/SWRI; (DIAGRAMM) A. CUADRA/ TEADUS

Esmapilgul tuleneb veel üks potentsiaalne probleem NASA Widefield Infrared Survey Explorerist (WISE), satelliidist, mis viis läbi kogu taevauuringu, otsides pruunide kääbuste või hiiglaslike planeetide kuumust. Pennsylvania osariigi ülikooli ülikooli pargi astronoomi Kevin Luhmani 2013. aasta uuringu kohaselt välistas see Saturni või suurema planeedi olemasolu kuni 10 000 AU-ni. Kuid Luhman märgib, et kui planeet X on Neptuuni suurune või väiksem, nagu Batygin ja Brown ütlevad, oleks WISE sellest ilma jäänud. Ta ütleb, et 20% taevast kogutud pikemate lainepikkuste juures, mis on tundlik jahedama kiirguse suhtes, on tuvastamise tõenäosus väike. Luhman analüüsib nüüd neid andmeid.

Isegi kui Batygin ja Brown suudavad teisi astronoome veenda, et planeet X on olemas, seisavad nad silmitsi veel ühe väljakutsega: selgitada, kuidas see päikesest nii kaugele sattus. Sellistel vahemaadel oli tolmust ja gaasist koosnev protoplanetaarne ketas planeedi kasvu soodustamiseks tõenäoliselt liiga õhuke. Ja isegi kui planeet X saaks planetesimaalina kanda kinnitada, oleks see oma tohutul laisal orbiidil liiga aeglaselt liikunud, et hiiglaseks saamiseks piisavalt materjali üles tõsta.

Selle asemel pakuvad Batygin ja Brown välja, et planeet X tekkis Jupiteri, Saturni, Uraani ja Neptuuni kõrval Päikesele palju lähemal. Arvutimudelid on näidanud, et varajane päikesesüsteem oli tormiline piljardilaud, mille ümber põrkasid kümned või isegi sajad Maa-suurused planeedi ehitusplokid. Seal oleks võinud kergesti tekkida veel üks embrüonaalne hiiglaslik planeet, kuid mõne teise gaasihiiglase gravitatsioonilöögil oleks see väljapoole suunatud.

Raskem on selgitada, miks Planet X ei pöördunud tagasi sinna, kust see algas, ega lahkunud päikesesüsteemist täielikult. Kuid Batõgin ütleb, et protoplanetaarses kettas olev jääkgaas võis avaldada piisavalt tõmbejõudu, et aeglustada planeeti täpselt nii palju, et see asuks kaugele orbiidile ja jääks Päikesesüsteemi. See oleks võinud juhtuda, kui väljapaiskumine toimus siis, kui päikesesüsteem oli 3–10 miljonit aastat vana, ütleb ta, enne kui kogu kettal olev gaas kosmosesse kadus.

Colorado osariigis Boulderis asuva Southwest Research Institute'i planetaarne dünaamika Hal Levison nõustub, et Batygini ja Browni tuvastatud orbiidi joondumise loomisel peab midagi olema. Kuid ta ütleb, et nende planeedi X jaoks välja töötatud päritolulugu ja nende eriline palve gaasi aeglustunud väljapaiskumise kohta moodustavad kokku "madala tõenäosusega sündmuse". Teised teadlased on positiivsemad. Kavandatud stsenaarium on usutav, ütleb Laughlin. "Tavaliselt on sellised asjad valed, kuid ma olen sellest väga põnevil," ütleb ta. "See on parem kui mündiviskamine."

Kõik see tähendab, et planeet X jääb teadmatusse seni, kuni see tegelikult leitakse.

Astronoomidel on häid ideid selle kohta, kust otsida, kuid uue planeedi leidmine ei ole lihtne. Kuna väga elliptilisel orbiidil olevad objektid liiguvad kõige kiiremini, kui nad on päikese lähedal, veedab planeet X väga vähe aega 200 AU juures. Ja kui see praegu seal oleks, oleks Browni sõnul nii hele, et astronoomid oleksid seda tõenäoliselt juba märganud.

Selle asemel veedab planeet X tõenäoliselt suurema osa oma ajast afeeli lähedal, traavides aeglaselt mööda kaugusi 600–1200 AU. Enamikul teleskoopidel, mis on võimelised nägema hämarat objekti sellisel kaugusel, nagu Hubble'i kosmoseteleskoop või 10-meetrised Kecki teleskoobid Hawaiil, on väga väikesed vaateväljad. See oleks nagu nõela otsimine heinakuhjast läbi joogikõrre piiludes.

Üks teleskoop võib aidata: Subaru, 8-meetrine teleskoop Hawaiil, mis kuulub Jaapanile. Sellel on piisavalt valguse kogumisala sellise nõrga objekti tuvastamiseks koos tohutu vaateväljaga, mis on 75 korda suurem kui Kecki teleskoobil. See võimaldab astronoomidel skaneerida igal õhtul suuri taevast. Batygin ja Brown kasutavad Planet X otsimiseks Subarut ja kooskõlastavad oma jõupingutusi oma endiste konkurentide Sheppardi ja Trujilloga, kes on samuti Subaruga jahiga ühinenud. Brown ütleb, et kahel meeskonnal kulub umbes viis aastat, et otsida suurem osa piirkonnast, kus planeet X võib varitseda.

Subaru teleskoop, NAOJ

Kui otsimine kulgeb, siis kuidas peaks uut päikesepereliiget kutsuma? Brown ütleb, et selle pärast on liiga vara muretseda ja väldib hoolikalt soovituste pakkumist. Praegu nimetavad tema ja Batygin seda üheksaks planeediks (ja viimase aasta mitteametlikult Planet Phattie-1990ndate slängis, mis tähendab "lahe"). Brown märgib, et ei Uraan ega Neptuun – need kaks planeeti, mis nüüdisajal avastati – ei saanud nende avastajate poolt nimeks, ja ta arvab, et see on ilmselt hea. Ta ütleb, et see on suurem kui ükski inimene: "See on nagu uue mandri leidmine Maalt."

Ta on aga kindel, et planeet X – erinevalt Pluutost – väärib nimetamist planeediks. Midagi Neptuuni suurust päikesesüsteemis? Ära isegi küsi. "Keegi ei vaidleks sellele vastu, isegi mitte mina."

Päikesesüsteemi struktuur on üsna lihtne. Selle keskmes on Päike – elu arenguks ideaalne täht: mitte liiga kuum, kuid mitte liiga külm, mitte liiga hele, kuid mitte liiga hämar, pika elueaga ja väga mõõduka aktiivsusega. Päikesele lähemal asuvad maapealse rühma planeedid, kuhu lisaks Maale kuuluvad Merkuur, Veenus ja Marss. Need planeedid on suhteliselt väikese massiga, kuid koosnevad kivistest kivimitest, mis võimaldab neil olla tahke pind. Viimastel aastatel kogub populaarsust elamiskõlbliku tsooni kontseptsioon: nii nimetatakse kaugust kesktähest, mille piires võib maismaaplaneedi pinnal eksisteerida vedel vesi. Päikesesüsteemis ulatub elamiskõlblik tsoon laias laastus Veenuse orbiidist Marsi orbiidini, kuid vedela veega (vähemalt märkimisväärses koguses) võib kiidelda ainult Maa.

Päikesest kaugemal asuvad hiidplaneedid (Jupiter ja Saturn) ning jäähiiglased (Uraan ja Neptuun). Hiiglased on maapealsetest planeetidest oluliselt massiivsemad, kuid selle massi omandavad nad tänu lenduvatele ühenditele, mistõttu on hiiglased oluliselt väiksema tihedusega ja neil puudub tahke pind. Maapealse rühma viimase planeedi – Marsi – ja esimese hiidplaneedi – Jupiteri – vahel asub peamine asteroidide vöö; viimase jäähiiglase – Neptuuni – tagant algab päikesesüsteemi perifeeria. Varem oli teine ​​planeet Pluuto, kuid 2006. aastal otsustas maailma astronoomiline kogukond, et Pluuto ei vasta oma parameetrite poolest päris planeedile ja nüüd on Päikesesüsteemi kõige kaugem planeet (teada!) Neptuun, orbiidil 30 AU . Päikesest (täpsemalt 29,8 AU periheelis kuni 30,4 AU afeelis).

Paljud teadlased pole aga üsna pikka aega jätnud arvamust, et Päikesesüsteemi planeetide arv ei peatu Neptuunil. Tõsi, mida kaugemal on planeet Päikesest, seda keerulisem on seda otse tuvastada, kuid on ka kaudseid viise. Üks on otsida nähtamatu planeedi gravitatsioonilist mõju Trans-Neptuuni piirkonna teadaolevatele kehadele. Eelkõige on korduvalt püütud esiteks leida mustreid pika perioodi komeetide orbiitidelt ja teiseks seletada neid mustreid kauge hiidplaneedi külgetõmbejõuga. Äärmuslikumates versioonides peetakse ilmset perioodilisust elusorganismide väljasuremisel Maal või meie planeedi meteoriitidega pommitamise sagedust kauge planeedi olemasolu märgiks. Seni pole aga nendel seaduspärasustel ja perioodilisusel põhinevad oletused tundmatute planeetide (Nemesis, Tyukhe jt) kohta astronoomiaringkondades laialdast tuntust leidnud. Mitte ainult seletus, vaid ka seletatavate seaduspärasuste ja perioodilisuse olemasolu tundub üsna ebaveenv. Lisaks räägime reeglina üsna suurtest, võib-olla Jupiterist mitu korda massiivsematest kehadest, mis peaksid olema kaasaegsele vaatlustehnoloogiale kättesaadavad.

Uus katse tõestada üheksanda planeedi olemasolu põhineb samuti selle gravitatsioonilise mõju märkide otsimisel, kuid mitte pika perioodi komeetidel, vaid Kuiperi vöö objektidel.

Kuiperi vöö

Kuiperi vööndit nimetatakse mõnikord ühiselt kõikideks Päikesesüsteemi perifeerias asuvateks objektideks. Kuid tegelikult on need mitmed dünaamiliselt erinevad rühmad: klassikaline Kuiperi vöö, hajutatud ketas ja resonantsobjektid. Klassikalise Kuiperi vöö objektid tiirlevad ümber Päikese väikese kalde ja ekstsentrilisusega orbiitidel, see tähendab "planetaarset" tüüpi orbiitidel. Hajutatud kettaobjektid liiguvad Neptuuni orbiidi piirkonnas periheelidega piklike orbiitidega, resonantsobjektide (nende hulgas ka Pluuto) orbiidid on Neptuuniga orbitaalses resonantsis.
Klassikaline Kuiperi vöö lõpeb üsna järsult umbes 50 AU juures. Tõenäoliselt möödus sealt Päikesesüsteemi aine leviku põhipiir. Ja kuigi hajutatud ketta objektid ja resonantsobjektid afeelis (Päikesest kaugemal asuva taevakeha orbiidi punkt) eemalduvad Päikesest sadade astronoomiliste ühikute võrra, periheelis (Päikesele kõige lähemal asuv orbiidi punkt) ) asuvad nad Neptuuni lähedal, mis näitab, et mõlemad on seotud ühise päritoluga klassikalise Kuiperi vööga ja "kinnitati" nende kaasaegsetele orbiitidele Neptuuni gravitatsiooni mõjul.

Sedna avastamine

Pilt hakkas muutuma keerulisemaks 2003. aastal, kui avastati trans-Neptuuni objekt (TNO) Sedna periheeli vahekaugusega 76 AU. Selline märkimisväärne kaugus Päikesest tähendab, et Sedna ei saanud Neptuuniga interaktsiooni tulemusena oma orbiidile sattuda ja seetõttu eeldati, et tegemist on Päikesesüsteemi kaugema populatsiooni - hüpoteetilise Oorti pilve - esindajaga.

Mõnda aega oli Sedna ainus teadaolev objekt sellise orbiidiga. Teise "sednoidi" avastamisest 2014. aastal teatasid Chadwick Trujillo ja Scott Sheppard. Objekt 2012 VP113 tiirleb ümber Päikese orbiidil, mille periheeli kaugus on 80,5 AU ehk isegi rohkem kui Sednal. Trujillo ja Sheppard märkasid, et nii Sednal kui ka 2012 VP113-l on periheeli argumendi väärtused sarnased - nurk periheeli ja orbiidi tõusva sõlme (selle ja ekliptika lõikepunkti) suundade vahel. Huvitaval kombel on periheeli argumendi sarnased väärtused (340° ± 55°) tüüpilised kõikidele objektidele, mille poolsuurtelg on üle 150 AU. ja periheeli kaugustega, mis on suuremad kui Neptuuni periheeli kaugus. Trujillo ja Sheppard väitsid, et selline objektide rühmitamine periheeli argumendi teatud väärtuse lähedal võib olla põhjustatud kauge massiivse (mitu Maa massi) planeedi häirivast tegevusest.

Tõendid planeedi X kohta

2016. aasta jaanuaris avaldatud artikkel, mille autorid Konstantin Batygin ja Michael Brown California Tehnoloogiainstituudist, uurivad võimalust, et varem tundmatu planeedi olemasolu võib tõepoolest seletada kaugete asteroidide vaadeldud parameetreid periheeli argumendi sarnaste väärtustega. Autorid uurisid analüütiliselt ja numbriliselt katseosakeste liikumist Päikesesüsteemi perifeerias 4 miljardi aasta jooksul piklikul orbiidil massiga 10 Maa massiga häiriva keha mõjul ja näitasid, et selliste osakeste olemasolu. keha viib tegelikult TNO orbiitide vaadeldud konfiguratsioonini, millel on olulised poolpeamised teljed ja periheeli kaugused. Veelgi enam, välisplaneedi olemasolu võimaldab seletada mitte ainult Sedna ja teiste periheeli argumendi sarnaste väärtustega TNO-de olemasolu.
Autoritele simulatsioonides ootamatult selgitas häiriva keha tegevus ühe teise TNO populatsiooni olemasolu, mille päritolu on seni jäänud selgusetuks, nimelt Kuiperi vöö objektide populatsiooni suure kaldega orbiitidel. Lõpuks ennustab Batygini ja Browni töö suurte periheeli vahemaadega objektide olemasolu ja muid periheeli argumendi väärtusi, mis annab nende ennustuse täiendava vaatluskontrolli.

Uue planeedi avastamise väljavaated

Viimaste uuringute peamiseks proovikiviks peaks muidugi olema "probleemide tekitaja" enda avastamine – seesama planeet, mille külgetõmbejõud määrab autorite sõnul periheelidega kehade jaotuse väljaspool klassikalist Kuiperi vööd. Selle leidmise ülesanne on väga raske. Planeet X peaks veetma suurema osa ajast afeeli lähedal, mis võib olla üle 1000 AU kaugusel. päikese käest. Arvutused näitavad planeedi võimalikku asukohta väga ligikaudselt - selle afeel paikneb ligikaudu vastupidises suunas uuritud TNO-de afeelidel, kuid orbiidi kaldenurka ei saa määrata olemasolevate poolsuurte telgedega TNO-de andmete põhjal. orbiitidest. Nii et väga suure taevaala läbivaatamine, kus võib asuda tundmatu planeet, kestab palju aastaid. Otsing võib muutuda lihtsamaks, kui avastatakse teisi planeedi X mõju all liikuvaid TNO-sid, mis kitsendab selle orbiidi parameetrite võimalike väärtuste vahemikku.

NASA kosmoseteleskoop WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer), mis käivitati 2009. aastal, et uurida taevast infrapunas, ei suutnud näha hüpoteetilist planeeti. Saturni või Jupiteri analoog WISE tuvastaks kuni 30 000 AU kaugusel, st rohkem kui vaja. Kuid hinnangud viidi läbi spetsiaalselt hiiglasliku planeedi jaoks, millel oli vastav IR-kiirgus. Võimalik, et need tulemused ei ulatu jäähiiglasele nagu Neptuun või isegi vähem massiivsele planeedile.
Praegu on tegelikult üks Planet X otsimiseks sobiv teleskoop, mis on Jaapani Subaru teleskoop, mis asub Hawaii saartel. Tänu 8,2-meetrisele peeglile kogub see palju valgust ja on seetõttu kõrge tundlikkusega, samas kui selle varustus võimaldab pildistada üsna suuri taevaalasid (ligikaudu täiskuu ala). Kuid isegi sellistel tingimustel kulub mitu aastat, et uurida seda tohutut ala taevas, kus praegu võib olla planeet X. Kui see ebaõnnestub, jääb üle loota spetsialiseeritud mõõdistusteleskoobile LSST, mida praegu Tšiilis ehitatakse. 8,4-meetrise läbimõõduga peegliga on selle vaateväli läbimõõduga 3,5 ° (seitse korda suurem kui Subarul). Samal ajal on uuringuvaatlused selle peamiseks ülesandeks, erinevalt Subarust, mis töötab paljude vaatlusprogrammidega. LSST kasutuselevõtt on oodata 2020. aastate alguses.

29. veebruaril, 2. ja 4. märtsil toimub PostNauka Akadeemias Old Arbatil Vladimir Surdini intensiivkursus "Päikesesüsteem: tagavaraplaneedi otsinguil" – 9 tundi, mis aitavad mõista planeetide mitmekesisust ja teada saada. kui lisaks Maale leidub eluks sobivaid planeete .