Элизабет Таскер - Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

При рассеивании более крупным телом астрономический объект может перейти на эллиптическую траекторию, то есть его орбита станет вытянутой. Как и круг, эллипс образует замкнутую петлю, а значит, в конечном итоге объект вернется в точку рассеивания. Поэтому на определенном участке своего пути любой движущийся по вытянутой орбите объект должен проходить мимо вытолкнувшего его тела. Седна никогда не подбирается близко к Нептуну или какой-либо другой планете, взаимодействие с которой могло бы привести к переходу на вытянутую орбиту. На самом деле эта планета находится дальше от Нептуна, чем даже Земля. При этом от облака Оорта она также находится слишком далеко, чтобы испытывать приливные воздействия со стороны Галактики. Где же тот преступник, который вытолкнул Седну на ее эллиптическую орбиту?

В конце марта 2014 г. разгадать и без того непростую загадку Седны стало еще сложнее: была открыта еще одна карликовая планета, двигавшаяся по аналогичной сильно вытянутой орбите за пределами сферы влияния Нептуна. Впервые ее наблюдали в ноябре 2012 года. Сейчас для обозначения этой планеты используется код 2012 VP 113. Когда Международный астрономический союз полностью изучит ее орбиту, планета получит более благозвучное название.

Эллиптическая орбита 2012 VP 113 начинается даже дальше, чем орбита Седны: она пролегает на расстоянии от 80 а.е. до почти 450 а.е. от Солнца. Как и Седна, на своем пути она не встречает ни одного объекта, который бы мог вытолкнуть ее на такую орбиту. Как же в таком случае эта карликовая планета оказалась на ней?

В настоящий момент происхождение Седны и 2012 VP 113 остается загадкой. Существует три возможных варианта объяснения. Согласно первому, карликовые планеты были рассеяны не другой планетой, а проходящей мимо звездой.

На это можно возразить, что, в отличие от объектов в облаке Оорта, Седна и 2012 VP 113 все-таки расположены слишком близко к Солнцу, чтобы на них могли оказывать влияние наши ближайшие звездные соседи. А вот когда наша Солнечная система только формировалась, у Солнца была компания.

Звезды рождаются в скоплениях, которые, как правило, распадаются по мере рассеивания первичного газового облака под воздействием исходящего от молодых светил тепла. В те времена компаньоны Солнца в скоплении должны были находиться намного ближе к нему, чем другие звезды сегодня. Не исключено, что как раз скопление и было источником той силы притяжения, которая заставила Седну и 2012 VP 113перейти на вытянутые орбиты. Если это так, то две карликовые планеты могут принадлежать к намного более многочисленной группе объектов, образующей так называемое внутреннее облако Оорта. Сейчас эта предполагаемая область пространства располагается вне досягаемости планет-гигантов и проходящих звезд. Своим существованием она обязана ранним этапам существования Солнечной системы

Если звезды из скопления, в котором родилось Солнце, не имеют отношения к рассеиванию карликовых планет, то есть еще одна гипотеза, согласно которой всему виной их бурная молодость. Сегодня Седна и 2012 VP 113 недосягаемы для Нептуна, но, как полагают, их формирование проходило не там, где они находятся сейчас. После испарения протопланетного диска четыре газовых гиганта поменялись местами, разбросав планетезимали по Солнечной системе. В этот период Нептун мог быть вытолкнут на более вытянутую орбиту, пролегавшую дальше от Солнца. При этом область гравитационного влияния газового гиганта переместилась ближе к краю системы, что позволило ему забросить Седну и 2012 VP 113 на их удаленные орбиты. В процессе рассеивания планетезималей и карликовых планет Нептун вернулся назад, на круговую орбиту, после чего карлики стали недостижимы для него.

Объяснение вытянутых орбит карликовых миров толчком, произведенным звездой или молодым Нептуном, кажется вполне убедительным. Но есть и третий вариант: а что, если в Солнечной системе существует еще одна планета?

Идея о том, что планет в Солнечной системе на самом деле больше, имеет давнюю историю. В 1820 г. французский астроном Алексис Бувар заметил, что его расчеты местоположения Урана не соответствовали результатам наблюдений. Планета была не там, где ей следовало находиться. Чтобы объяснить такое расхождение, Бувар предположил, что на движение Урана влияет другой массивный объект. Им оказалась планета Нептун. Первыми наблюдать ее довелось астрономам из Берлинской обсерватории в 1846 году. Координаты Нептуна точно совпали с теми, что были получены при оценке отклонения Урана от расчетного положения.

Почти столетие спустя, благодаря не столько расчетам, сколько счастливому стечению обстоятельств, был открыт Плутон. В начале 1900-х гг. богатый американский бизнесмен и астроном Персиваль Лоуэлл произвел вычисления, которые показали, что на орбиты Урана и Нептуна также оказывает влияние другое тело. Хотя сам Лоуэлл найти недостающий объект так и не смог, вероятный кандидат все-таки был обнаружен сотрудниками основанной им обсерватории.

Сделал это Клайд Томбо — сельский паренек из Канзаса, своими руками смастеривший несколько телескопов на семейной ферме. Один из этих самодельных аппаратов Томбо прозвал «газоноскопом», так как для большей мобильности он установил его на газонокосилку. В 1928 г. на основе проведенных им наблюдений он сделал подробные рисунки Марса и Юпитера и отправил их в Лоуэлловскую обсерваторию в Аризоне. Рисунки получили высокую оценку специалистов, и Томбо получил приглашение на работу. Так он присоединился к начатым Персивалем Лоуэллом поискам «планеты Х».

Через два года Томбо обнаружил Плутон. Он решил, что это и есть предполагаемая девятая планета, та недостающая сила, которая нарушает покой Урана и Нептуна. Однако, когда в 1978 г. была вычислена масса Плутона, оказалось, что он слишком мал, чтобы оказывать столь значительное воздействие на орбиты своих соседей-гигантов. По-настоящему проблема была решена только в 1989 г., когда космический зонд NASA «Вояджер-2» добрался до Нептуна и обнаружил, что его реальная масса на 0,5% меньше расчетной. Таким образом, не укладывавшиеся в общую картину расчеты орбит утратили свое значение. Прошло еще 20 лет, и претендовавший на звание девятой планеты Плутон был разжалован в карликовые планеты: все-таки его влияние на окружающее пространство совсем невелико.

А может быть, Лоуэлл все-таки был прав? Может быть, загадочная «планета Х» действительно существовала в Солнечной системе, и именно ее влиянию обязаны планеты-карлики своими вытянутыми орбитами? Такая планета должна быть достаточно массивной, чтобы заставить Седну и 2012 VP 113перейти на эллиптические орбиты, и при этом находиться на таком большом расстоянии, чтобы ее было трудно наблюдать с Земли.