Об’єкти пояса Койпера вказують шлях до «десятої планеті»

Kuiper-belt-nasa-580x334
20 січня 2016 року вчені Костянтин Батигін і Майкл Браун з Каліфорнійського технологічного інституту оголосили, що знайшли доказ існування масивної планети на краю Сонячної системи. Грунтуючись на математичному і комп’ютерному моделюванні, вони передбачили, що планета повинні бути Суперземля, в два-чотири рази більша за Землю і в 10 разів масивніше. Вони також підрахували, що з огляду на відстань до планети і її вкрай витягнуту орбіту, планета проходить орбіту навколо Сонця за 10 000-20 000 років.

З тих пір багато вчених відповіли власними дослідженнями про можливе існування цієї загадкової «дев’ятої планети», як її тимчасово охрестили. Одне з останніх досліджень було проведено в університеті Арізони. Вчені показали, що екстремальний ексцентриситет віддалених об’єктів пояса Койпера може вказувати, що вони перетиналися з масивної планетою в минулому.

На той час уже було відомо, що існує кілька об’єктів пояса Койпера, динаміка яких відрізняється від інших. У той час як більшість з них підпорядковується гравітації газових гігантів, які перебувають на їх нинішній орбіті (наприклад, Нептуна), деякі члени розсіяного диска населення пояса Койпера мають незвично близько розташовані орбіти.
p9_kbo_extras_orbits_2__f840-580x327
Коли Батигін і Браун вперше заявили про свою знахідку в січні, вони відзначили, що ці об’єкти виявилися сильно згруповані щодо положень своїх перигелиев і орбітальних площин. Більш того, їх розрахунки показали, що шанси на те, що таке розташування утворюється випадково, надзвичайно малі (ймовірність оцінили в 0,007%).

Замість цього вони припустили, що за визначення орбіт цих об’єктів несе відповідальність далека ексцентрична планета. Для цього планета повинна бути в десять разів масивніше Землі, а її орбіта має пролягати в тій же площині (але з перигелієм, на 180 градусів відхиленим від перигелиев об’єктів).

Така планета не тільки пропонує пояснення наявності високоперігелійних Седна-подібних об’єктів, тобто планетоїдів з надзвичайно ексцентричними орбітами навколо Сонця. Вона також допомагає пояснити, звідки беруться віддалені і сильно відхилені об’єкти з зовнішньої Сонячної системи, оскільки їх походження до сьогоднішнього дня залишається неясним.

У своїй роботі вчені університету Арізони — включаючи професора Рену Малхотра, доктора Катрін Вовк і Цзяну Вонг — глянули на це з іншого боку. Якщо дев’ята планета дійсно перетиналася з певними високоексцентрічнимі об’єктами пояса Койпера, припустили вони, високі шанси на те, що її орбіта перебуває в резонансі з цими об’єктами.
Planet_nine_artistic_plain-700x432-1Отже, невеликі тіла постійно викидалися з Сонячної системи через зустрічей з великими об’єктами, які порушували їх орбіти. Щоб уникнути викиду, невеликі тіла повинні бути захищені орбітальним резонансом. І хоча ці невеликі і великі об’єкти можуть перетинати орбітальні шляху, вони ніколи не підійдуть досить близько, щоб надати потужний вплив один на одного.

Ось так Плутон залишився частиною Сонячної системи, незважаючи на наявність ексцентричної орбіти, яка періодично перетинає шлях Нептуна. Хоча орбіти Нептуна і Плутона перетинаються, вони ніколи не підійдуть досить близько, щоб вплив Нептуна викинуло Плутон з Сонячної системи. З тієї ж причини учені припустили, що об’єкти поясу Койпера, відмічені Батигін і Брауном, можуть бути в орбітальному резонансі з дев’ятою планетою.

У листі Universe Today Малхотра, Вовк і Вонг розповіли наступне:

«Об’єкти пояса Койпера, які ми досліджували в нашій роботі, відрізняються від інших, оскільки володіють дуже далекими і дуже витягнутими орбітами, але їх найближчий підхід до Сонця недостатньо близький, щоб на них відчутно вплинув Нептун. Таким чином, у нас є шість цих об’єктів, орбіти яких незначно схильні до впливу відомих планет нашої Сонячної системи. Але якби в декількох а. е. від Сонця була інша, поки не виявлена ​​планета, вона б впливала на шість цих об’єктів ».

Вивчивши орбітальні періоди ряду об’єктів — Седни 2010 GB174, 2004 VN112, 2012 VP113 і 2013 GP136 — вони зробили висновок, що гіпотетична планета з орбітальним періодом в 17 117 років (з полуосью в 665 а. Е.) Обов’язково повинна мати періодичні відносини з цими об’єктами. Це підходить під параметри в 10 000-20 000 років орбітального періоду, про який говорили Батигін і Браун.Planet_Nine_animationЇх аналіз також вносить припущення стосовно того, якого роду резонанс має планета з позначеними об’єктами. Орбітальний період Седни повинен бути в резонансі з планетою в 3: 2 2010 GB174 — 5: 2, 2994 VN112 — 3: 1, 2004 VP113 — 4: 1, 2013 роки GP136 — 9: 1. Такий резонанс просто не зміг би утворитися за відсутності великої планети.

«Щоб у зовнішній Сонячній системі виявився відчутний резонанс, необхідно, щоб один з об’єктів володів масою, яка могла б надати сильний гравітаційний ефект на інший, — пишуть вчені. — Незвичайні об’єкти поясу Койпера недостатньо масивні, щоб бути в резонансі між собою, але той факт, що їх орбітальні періоди потрапляють в область простих співвідношень, може означати, що вони в резонансі з масивним невидимим об’єктом ».

Що особливо радує, їх висновки можуть звузити діапазон можливих місць розташування дев’ятої планети. Оскільки кожен орбітальний резонанс забезпечує геометричну зв’язок між що беруть участь тілами, резонансні конфігурації цих об’єктів можуть допомогти астрономам знайти потрібні точки в нашій Сонячній системі для пошуку.

Але, звичайно ж, Малхотра і її колеги відкрито визнають, що залишається кілька невідомих змінних і необхідне подальше спостереження з дослідженням, щоб підтвердити існування дев’ятої планети:

«Невизначеність досить багато. Орбіти цих крайніх об’єктів пояса Койпера не дуже добре відомі, оскільки рухаються в небі дуже повільно і ми спостерігаємо лише малу частину їх орбітального руху. Так що їх орбітальні періоди можуть відрізнятися від поточних оцінок, і деякі з них можуть вийти з резонансу з гіпотетичною планетою. Є також імовірність, що орбітальні періоди цих об’єктів пов’язані; ми поки спостерігали не так багато подібних об’єктів і маємо обмеженими даними ».

Астрономи і ми будемо чекати подальших спостережень і розрахунків. Але між тим варто визнати, що можливість існування дев’ятої планети вельми інтригує. Можливо, в рядах планет нашої Сонячної системи знову будуть всі дев’ять бійців (прости, Плутон).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *