Šį mėnesį buvo pateikti nauji įrodymai apie dangaus kūno egzistavimą, kurį 2016 m. Numatė Konstantinas Batyginas ir Michaelas Brownas. „Palėpė“trumpai pasakoja apie naujausias astronomų lenktynių už teisę užrašyti savo vardą šimtmečių istorijoje mūsų planetų sistemos inventoriaus varžybose naujienas.
„Saulės sistemoje yra aštuonios planetos“- po kelių metų šis teiginys gali nebeatitikti. Astronomai gauna vis daugiau ir daugiau netiesioginių įrodymų, kad devintoji planeta egzistuoja toli už Neptūno orbitos.
- „Salik.biz“
Hipotezė apie kitos planetos egzistavimą Saulės sistemoje buvo pakartotinai pasiūlyta nuo Urano atradimo 1781 m. 1846 m. Buvo aptiktas Neptūnas, o 1930 m. Buvo patvirtintas Plutono (iki 2006 m. Buvusios nykštukinės planetos statusas) buvimas ir abu kartus mokslininkai nustatė dangaus kūną pagal jo poveikį jau žinomų planetų orbitoms. Visą kitą laiką gana aktyviai buvo ieškoma įvairių planetų ir asteroidų judėjimo anomalijų, tačiau XX amžiaus pabaigoje susidomėjimas „X planeta“sumažėjo.
Dešimtajame dešimtmetyje Saulės sistemos modelį papildė Kuiperio diržas, sujungtas su išsibarsčiusiu disku už Neptūno orbitos. Antžeminės planetos, asteroido diržas, dujų milžinai, Kuiperio diržas ir, galbūt, dar platesnis ir retesnis Oorto debesis - šiame modelyje, kaip daugelis pradėjo tikėti, nebuvo vietos jokioms kitoms planetoms.
Artimas ir nematomas
2016 metais amerikiečių astronomai Konstantinas Batyginas ir Michaelas Brownas pateikė hipotezę, kad už Kuiperio juostos yra dar viena, devinta planeta. Jų hipotezė buvo pagrįsta kelių ypač tolimų objektų, esančių Kuiperio juostoje, pavyzdžiui, Sednos, orbitų, kurie dėl tam tikrų priežasčių juda per dangų ta pačia plokštuma ir viena kryptimi, analize. Po daugelio mėnesių modeliavimo ir duomenų tikrinimo su tikraisiais, astronomai padarė stebinančią išvadą net patys sau: labai toli už Neptūno yra kitas dangaus kūnas, kurio masė yra apie dešimt Žemės, o Saulė artėja ne arčiau kaip 280 astronominių vienetų. Ir būtent tai ištempia ir ištiesina šių „keistų“Kuiperio diržo kūnų orbitas.
Diagrama, kurioje pavaizduota Devyniosios planetos (oranžinė) orbita ir kai kurių žinomų trans-Neptūno objektų (rožinė) orbita. Iliustracija: „MagentaGreen“/ „Wikimedia“.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Savo straipsnyje Batyginas ir Brownas pažymėjo, kad surasti devintąją planetą nebus lengviausia užduotis. Dėl didelio atstumo iki šio hipotetinio objekto jis turėtų būti toks silpnas, kad jį būtų galima pamatyti per teleskopą tik su kelių metrų veidrodžio skersmeniu - tai atitinka padoraus observatorijos lygį, kuris, kaip taisyklė, yra apkrautas kitomis užduotimis. Saulės sistemos pakraštyje ieškoti milžiniškos planetos atrodo techniškai sunkiau, nei aptikti egzoplanetas per daugelį dešimčių šviesmečių nuo Žemės, tačiau be tiesioginių stebėjimų, mokslininkai turi ir netiesioginių metodų.
Vienas iš jų yra naujų trans-Neptūno objektų paieška ir jų orbitų palyginimas su Batygin-Brown modelio prognozėmis. Astronomai tvirtina, kad devintosios planetos gravitacinė įtaka ne tik siunčia kai kuriuos Kuiperio juostos kūnus ilgoje kelionėje aplink Saulę, bet ir sukelia neįprastai didelius daugelio kitų objektų orbitų polinkius. Kartais taip, kad jie pradeda suktis statmenai likusių mūsų sistemos planetų ekliptikai.
Taigi objektas 2015 BP519, dar žinomas kaip „Cashew“, aprašytas neseniai paskelbtame tarptautinės astronomų grupės straipsnyje, tiesiog tinka Batygin-Brown modeliui. Jis turi labai aukštą orbitos polinkį, tačiau tai dar neleidžia užtikrintai teigti, kad devintoji planeta tikrai egzistuoja. Šio atradimo autoriai kruopščiai rašo apie „netiesioginių įrodymų pridėjimą naujos planetos naudai“, o Batyginas ir Brownas prieš tai pateikė nemažai patikslinimų anksčiau išsakytai hipotezei: naujas įvairių Kuiperio juostos evoliucijos scenarijų modeliavimas parodė, kad devintoji planeta daro įtaką daugybės transneptistinių objektų atsiradimui. su labai pailgomis orbitomis - ir tai gerai atitinka stebėjimus.
Kita devintos planetos orbitų (žalias apskritimas, pažymėtas P9) ir daugelio ypač pailgų trans-Neptūno objektų orbitų schema. Pailgas mėlynas apskritimas - Anakardžių orbita. Kiekvienas kvadratas fone - 100 astronominių vienetų. Vaizdas: „Tomruen“/ „wikimedia commons“.
Pasak Konstantino Batygino, „naujai atrastas objektas, 2015 m. BP519, yra būtent ten, kur jį prognozuoja devintos planetos teorinis modelis“. Komentuodamas „Attic“, jis pažymėjo, kad „tai yra fantastiškas paveikslo, kurį tikėjomės pamatyti remiantis skaitmeniniais modeliavimais, patvirtinimas“, tačiau dar per anksti kalbėti apie galutinį naujos planetos atradimą. Jo egzistavimo įrodymų sąrašas auga pažodžiui prieš mūsų akis, tačiau tik pora nuotraukų su juose pažymėtu judančiu objektu panaikins šią problemą. Batyginas ir Brownas jau yra gavę stebėjimo laiką su „Subaru“dideliu antžeminiu teleskopu, kuris, pasak Batygin, yra vienas geriausių instrumentų surasti devintąją planetą. Be to, bandoma naudoti vaizdus iš kosminio teleskopo WISE,ir nuo 2017 m. veikia projektas „Backyard Worlds: Planet 9“, kurio metu visi gali pabandyti nuotraukose rasti šį dangaus kūną, todėl gali tekti ilgai laukti.
Tai kas?
Santykinis nuolatinių Žemės susidūrimų su asteroidais nebuvimas per pastaruosius milijardus metų gali būti priskiriamas dujų milžinams. Jie, eidami į savo dabartines orbitas, „išvalė“mūsų planetų sistemos sektorių nuo įvairių mažų (pagal astronominius kriterijus) šiukšlių. Bet jei Jupiteris ar net Neptūnas tikrai paveikė Žemę bent jau atsikratydami įprastų planetų katastrofų, tai kaip gi kūnas yra dešimt kartų tolimesnis?
Rusijos astronomas Vladimiras Surdinas savo komentare „Attic“pažymėjo, kad kiekvienos naujos planetos atradimas turi įtakos mūsų supratimui apie Saulės sistemos likimą, kuri iki šiol išlieka miglota. „Tiesą sakant, tyrimai tik prasideda“, - teigė mokslininkas ir pridūrė, kad „Saulės sistemos periferijoje, tamsoje, Dievas žino ką“. Tie kūnai, kurie šimtais papildo astronomų katalogus, randami palyginti nedideliu atstumu nuo Saulės, tačiau net milžiniška planeta, esanti už Kuiperio juostos, turi visas galimybes labai ilgą laiką pasislėpti nuo stebėtojų ir pasiduoti tik dėl netiesioginio gravitacinio poveikio.
Schema: Anatolijus Lapushko / Chrdkas.
Iš išorės devintoji planeta, jei ji egzistuoja, turėtų būti panaši į du nuo saulės nutolusius dujų milžinus. „Planetos, turinčios super Žemės masę, būtų panašios į Uraną ir Neptūną, bet dar šaltesnės“, - sako Surdinas. Šie du dangaus kūnai kartais vadinami „ledo milžinais“, nes tariamai yra akmenuoto ledo šerdis be metalinio vandenilio sluoksnio, kurio tikimasi iš Jupiterio ir Saturno. Tačiau tik vienas erdvėlaivis „Voyager-2“per visą žmonijos istoriją aplankė Uraną ir Neptūną, todėl mokslininkai turi mažiau stebėjimo duomenų, nei norėtų.
Devintoji planeta, net periheliono metu, bus praktiškai neprieinama tyrimų zondams su raketų varikliais. Vairuotojai nutolo nuo saulės esant 117 ir 140 AU. - nepaisant to, kad jie buvo išleisti 1977 m. Skraidoma net iki 200 AS taško. nuo mūsų žvaigždės praeis mažiausiai pusė amžiaus, o sutrumpinus šį laikotarpį iki tam tikrų pagrįstų ribų, be abejo, reikės iš esmės naujų technologijų, tokių kaip saulės burė. Net suderinus branduolinį reaktorių su jonų varikliais tokios konfigūracijos, kuri maždaug primena Rusijos megavatų klasės branduolinį objektą, nebus įmanoma pasiekti tikslo per mažiau nei dešimtmetį. O kai planeta yra aferoje, šis laikas žymiai pailgėja.
Urano ir Neptūno, NASA vaizdai. Kaip matote, ledo gigantai yra gana skirtingos išvaizdos: pavyzdžiui, nedidelis metano mišinys (apie 1%) padaro Neptūną žymiai mėlynesnį.
Tiesioginis devintos planetos aptikimas patvirtins Batygino ir Browno teisingumą, leis išsiaiškinti Saulės sistemos istoriją, tačiau pats šis dangaus kūnas, net ir įvedus naujos kartos teleskopus, fotografijose vargu ar liks daugiau nei taškas. Devintąją Saulės sistemos „kieme“esančią planetą yra paradoksaliai sunkiau ištirti nei bet kuriuos karštus Jupiterius šalia kitų žvaigždžių, tačiau tai leis geriau suprasti tų objektų, kurie jau seniai žinomi, elgesį.
Nuo popieriaus iki kompiuterio
Neptūnas buvo pirmoji planeta, aptinkama „plunksnos gale“- remiantis skaičiavimais ir Urano judėjimo, kuris judėjo kintamu greičiu dėl išorinio traukos, judėjimo analize. Tačiau kuo didesnis atstumas tarp dangaus kūnų ir kuo didesnis šių kūnų skaičius, tuo sunkiau apskaičiuoti jų trajektoriją. Fizikai ir matematikai žino, kad dviejų kūnų sukimosi aplink bendrą masės centrą problema yra gana lengvai išspręsta ir turi atsakymą lygties forma su tiksliu orbitos aprašymu, tačiau trijų kūnų derinį apskaičiuoti yra daug sunkiau. Visų pirma, trijų ar daugiau kūnų sistema neturi analitinio sprendimo, tai yra, neįmanoma gauti formulės, apibūdinančios jų judesį per savavališkai ilgą laiką.
Saulės sistemos raida pagal Nicos modelį. Mėlyna rodo Urano orbitą, mėlyna - Saturnas, o oranžinė ir žalia spalvos atitinka Saturną su Jupiteriu. Pagal šį modelį Uranas ir Neptūnas pakeitė vietas ir pakeliui visas milžiniškas planetas „išvalė“mažų objektų planetinė sistema. Modelis turi daugybę modifikacijų - pavyzdžiui, siūlydamas, kad yra kitas dujų milžinas, kuris buvo visiškai išmestas į tarpžvaigždinę erdvę. Paveikslas: „AstroMark“/ „Wikimedia“.
Saulės sistemos modeliavimas atliekamas tik apytiksliais metodais. Turint pakankamai didelių išlaidų skaičiavimo ištekliams, galima savavališkai būtinu tikslumu apskaičiuoti sistemos elementų judėjimą, tačiau kartais nedideli nukrypimai nuo pradinių sąlygų lemia visiškai kitokį modelio elgesį po kurio laiko. Šis poveikis plačiajai visuomenei žinomas kaip „drugelio efektas“. Šis poveikis yra susijęs su planetų ir asteroidų judėjimu, taip pat su oro masių elgsena, todėl Saulės sistemos istorijos rekonstrukcija jokiu būdu nėra prastesnės būklės nei ilgą laiką orų prognozė. O bandymai apskaičiuoti hipotetinę planetą yra palyginami su užduotimi numatyti visas uragano pasekmes - čia jūs turite susidurti ir su tikslios informacijos, ir su skaičiavimo galios stoka.
Prieš įsigalint šiuolaikiniams kompiuteriams, apskaičiuoti daugelio tūkstančių kūnų judesius vienu metu liko beveik neišsprendžiama problema. Nicos modelio, apibūdinančio dujų milžinų elgesį po jų formavimo iš dujų ir dulkių disko, atsiradimą leido padaryti kompiuteriai. Argumentai dėl devintos planetos taip pat pagrįsti skaičiavimais, kurių negalima padaryti naudojant popierių ir rašiklį. Devintosios planetos atradimas, jei ji įvyks, bus ne tik Neptūno ar Plutono istorijos pakartojimas, bet nauja istorija, kurios prieš šimtą metų būtų buvę neįmanoma.
Aleksejus Tymošenko