Коллектив авторов - Космос. От Солнца до границ неизвестного

Существует ли на границе Солнечной системы планета с массой в десять раз больше массы Земли? В 2014 году астрономы обнаружили, что орбита недавно открытого транснептунового объекта 2012 VP 113была странным образом согласована с группой других объектов. Два года спустя Константин Батыгин и Майк Браун из Калифорнийского технологического института в Пасадине подробно изучили эти орбиты и обнаружили, что шесть объектов следуют по эллиптическим орбитам в одном направлении, и их углы наклонения по отношению к плоскости эклиптики одинаковы. Они предположили, что их может выровнять планета, расположенная по отношению к этим объектам с другой стороны Солнца. Вытянутая орбита этой планеты предположительно простирается в области от 200 а. е. до 700 а. е. Чтобы совершить один оборот вокруг Солнца, ей требуется от 10 000 до 20 000 земных лет.

Если существование новой планеты подтвердится, она может подхватить корону, утраченную Плутоном, который был разжалован из планет и понижен в своем статусе до карликовой планеты. Браун, который в «Твиттере» сам себя называет «плутокиллером», сыграл в развенчании Плутона как планеты не последнюю роль. В 2005 году именно он обнаружил объект размером с Плутон, теперь известный под именем Эрида, что и привело к тому, что оба объекта были отнесены к карликовым планетам.

Вытянутая траектория гипотетической транснептуновой планеты позволила некоторым ученым высказать предположение, что когда-то она была экзопланетой. Не исключено, что в прошлом Солнце захватило ее. Тогда понятно, почему ось вращения Солнца наклонена к плоскости, в которой вращаются вокруг него другие большие планеты, – а они вращаются вокруг Солнца в плоскости, наклоненной на 6° относительно экватора Солнца. Это смещение могло быть вызвано силами гравитации сильно наклоненной Планеты под номером девять.

Однако компьютерное моделирование, которое провели Ричард Паркер с коллегами в Университете Шеффилда в Великобритании, предполагает другой сценарий развития событий. В модели области звездообразования, разработанной учеными, захвату свободно плавающих в космосе планет отводится незначительная роль. Выдвинуто встречное предположение: Планету номер девять вытолкнули из центральной области Солнечной системы, когда происходила глобальная перестройка орбит газовых гигантов.

Если Девятая планета действительно существует, ученые могут ее вскоре открыть – при счастливом стечении обстоятельств. Небольшие возмущения, зафиксированные в орбитальном движении Сатурна, могут быть вызваны полем притяжения этой планеты. Тогда ее следует поискать в направлении на созвездие Кита (рядом с созвездиями Овна и Рыб). По счастливому совпадению, эту небольшую область неба уже «прочесывают» в рамках проекта «Поиск темной энергии» ( Dark Energy Survey ), изучающего таинственную силу, ответственную за ускоренное расширение Вселенной.

Рис. 4.2. Расположение орбит шести транснептуновых объектов указывает на существование девятой планеты в Солнечной системе.

Более того, за орбитой Нептуна может ждать своего открытия еще одна планета. В 2017 году Кэтрин Волк и Рену Малхотра из Университета Аризоны обнаружили признаки странного эффекта в поясе Койпера. В основном объекты в поясе Койпера вращаются в плоскости эклиптики – так же, как известные планеты, но орбиты объектов на внешнем краю пояса, на расстоянии более 50 а. е., наклонены в среднем на 8° относительно этой плоскости. Такой сдвиг в принципе может быть вызван планетой с массой, примерно равной массе Марса, находящейся на расстоянии около 60 а. е. Но весьма сомнительно, чтобы такая относительно близкая и большая планета осталась до сих пор незамеченной.

Кометы – это скопления пыли и льда, которые вращаются по сильно вытянутым орбитам вокруг Солнца. Налетая на встречный ветер заряженных частиц, струящихся от Солнца, они надувают свои эффектные хвосты. Некоторые из них прилетают из рассеянного диска транснептуновых объектов (ТНО) – притяжение Нептуна и Урана выталкивает эти объекты с их орбит. Периоды обращения таких комет обычно составляют не более 200 лет. У других комет вроде кометы Хейла – Боппа, которая пронеслась мимо Земли в 1997 году, гораздо более длинные орбиты. В афелии они удаляются от Солнца гораздо дальше, чем любой объект из рассеянного диска ТНО. Напрашивается вывод, что они происходят из более отдаленных областей, и Солнечная система окружена тонким ореолом ледяных изгоев, выброшенных из непосредственно примыкающей к Солнцу области миллиарды лет назад под действием гравитационных полей планет-гигантов.

Эту небесную «Сибирь», известную как облако Оорта, назвали в честь голландского астронома Яна Оорта, который предположил ее существование в 1950 году. Пока чисто гипотетическая область – ее еще никто не наблюдал; но, судя по орбитам долгопериодических комет, она должна иметь огромные размеры: возможно, до 100 000 а. е. (15 триллионов км, или 1,6 светового года). На таких огромных расстояниях от Солнца основное влияние кометы будут испытывать не от притягивающих их к Солнцу планет, а, скорее, от ближайших звезд Млечного Пути. Облако Оорта должно быть там, где наша Солнечная система встречается с пустотой межзвездного пространства.

В 2003 году Майк Браун с коллегами из Калифорнийского технологического института (г. Пасадина, США) наблюдали карликовую планету Седну. Она обращается вокруг Солнца по сильно вытянутой орбите, уходя от него в афелии на расстояние, примерно в 1000 раз превышающее расстояние между Землей и Солнцем. Ученые говорят, что облако Оорта лежит внутри так называемой сферы Хилла – околосолнечного пространства, в котором тяготение Солнца удерживает «свои» планеты и другие тела.

Объекты внутри облака Оорта состоят из вещества, оставшегося с момента образования планет. Если мы узнаем, сколько в облаке Оорта объектов и как сильно они отличаются по размерам, то сможем понять, как планеты формировались. Но это не так-то просто. До сих пор мы получали сведения об этом первобытном строительном материале, наблюдая блуждающие кометы и крупнейшие объекты пояса Койпера – у них должен быть сходный состав. Количество и траектории долгопериодических комет, наблюдавшихся к настоящему моменту, позволяют предположить, что облако Оорта содержит триллионы объектов диаметром в один километр или больше, с общей массой, в несколько раз превышающей массу Земли. Это огромное количество вещества не укладывается в наши нынешние представления о формировании Солнечной системы, а значит, наши модели могут нуждаться в фундаментальном пересмотре.