Содержание
8 1/2 планет
Астроном Майкл Браун и астрофизик Константин Батыгин опубликовали статью, в которой говорится о том, что они нашли ещё одну планету. И не где-нибудь в другой галактике — экзопланеты открывают каждый месяц, — а у нас на заднем дворе. В Солнечной системе.
Статьёй с будоражащим названием «Свидетельство о существовании далёкой гигантской планеты в Солнечной системе» открывается новый акт многовековой драмы о находках и потерях планет Солнечной системы. Работа астрономов ограничивается моделью и предсказанием, но учёные обещают, что в течение десяти лет планета покажется на астрономических снимках и вот тогда мы сможем дать ей имя. Пока что объект остаётся просто «Пинайном» (от P9, Planet Nine).
Предыдущий акт начался с открытия Майком Брауном планеты Эриды и закончился «кровавым» голосованием Международного астрономического союза (МАС): большинством голосов были убиты Церера, Хаумеа, Макемаке, Эрида и старик Плутон. Их деноминировали до планет-карликов.
Вот как сам Браун описывает финальную сцену:
«Те ученые, которые были против принятия пункта 5В, те, кто был твёрдо намерен отстаивать Солнечную систему, в которой было бы лишь восемь планет, подняли в воздух свои карточки. Целое море жёлтых карточек в один миг заполнило аудиторию. Разразились аплодисменты.
«Господин президент, я искренне полагаю, что дальнейший подсчёт просто неуместен».
«Таким образом, всем, я думаю, ясно, что по результатам голосования большинство оказалось против принятия резолюции № 5В».
Вот и всё. Я сказал собравшимся репортёрам: «Плутон мёртв»».
А теперь человек, открытия которого привели к гибели Плутона, обещает нам взамен новую планету — ещё более далёкую и таинственную.
Действующие лица
Майк Браун в астрономическом сообществе звезда массивнейшая — может быть, и не уровня гипергиганта R136a1, но уж точно не меньше S Золотой Рыбы. В 1999 году, коротая ночь в Паломарской обсерватории, он сказал коллегам, что убеждён в существовании десятой планеты на орбите за Плутоном — и собирается её найти.
Тогда подобное заявление прозвучало весьма экстравагантно: к началу 90-х учёные бросили поиски «планеты Х» и были уверены, что после открытия пояса Койпера в 1992-м инвентаризацию Солнечной системы можно считать оконченной. Обещание Брауна не повисло в воздухе — он заключил с одной из присутствовавших при этом коллег пари на то, что добьётся успеха к 2005 году.
R136a1 — самая массивная (265 солнечных масс) из известных на сегодня звёзд. Голубой супергигант находится в звёздном скоплении R136 в эмиссионной туманности Тарантул, что в Большом Магеллановом Облаке.
S Золотой Рыбы — 20-я строчка в списке самых массивных звёзд (100 солнечных масс), также находится в Большом Магеллановом Облаке.
Пояс Койпера — зона скопления малых небесных тел за орбитой Нептуна. В 20 раз шире и в 20–200 раз массивнее пояса астероидов. В отличие от объектов пояса астероидов, которые в основном состоят из горных пород и металлов, объекты пояса Койпера состоят главным образом из летучих веществ (называемых льдами), таких как метан, аммиак и вода.
Пари он выиграл: после семи лет работы (из которых как минимум год ушёл на создание программы для обработки астрономических снимков) астроном открыл небесное тело, масса которого превышала массу Плутона. Майк назвал её Зеной (Xena) в честь королевы воинов, сериал о приключениях которой известен большинству из тех, кто сидел перед телевизором в 90-е. Потом МАС переименовал Зену в Эриду, а через год исключил её из списка настоящих планет вместе с Плутоном и другими открытыми Брауном телами пояса Койпера.
Константин Батыгин, младший коллега Брауна, — физик-теоретик. Москву, уроженцем которой он является, Константин покинул в возрасте 6 лет, когда его отца, физика, позвали работать на ускорителе в японский RIKEN. Поучившись в Стране восходящего солнца, в 13 лет Батыгин вновь переезжает вслед за научной карьерой отца — на этот раз в США.
Кроме коллаборации с Брауном в послужном списке Батыгина множество совместных работ с ещё одной звездой — уже теоретической астрономии — Алессандро Морбиделли, одним из создателей модели Ниццы, описывающей эволюцию Солнечной системы.
Впервые о Батыгине заговорили, когда ему было ещё 22 года: New Scientist посвятил статью его бакалаврской работе по моделированию орбит планет. Ну а в этом году (Константину сейчас 29) о нём не написал только ленивый. Вот — пишу и я.
Это похоже на то, что сделала физика?
Батыгин разговаривает со мной по скайпу из своего офиса в Пасадене. В одном из интервью он сказал, что обычно они с Брауном обсуждают концептуальные вопросы именно там, и теперь я, кажется, понимаю, почему. Просторное помещение за спиной Константина заливает солнечный свет, на полу лежит светлый длинношёрстный ковёр, на ковре стоит кресло и журнальный столик. Чёрная меловая доска на стене покрыта графиками (синий мелок) и формулами (жёлтый мелок). Когда Константин крутится в кресле, видно стоящую в углу гитару.
Я интересуюсь, как на самом деле выглядит мир, который изучает Батыгин: это графические модели? Столбики цифр? Что-то ещё?
— В основном это листки бумаги, на которых я написал формулы, — отвечает он, кивая на доску.
— Для Майка он чуть больше похож на реальность. Майк, — продолжение фразы Константин произносит с явным удовольствием от удачной формулировки, — Майк смотрит на настоящее небо. У него есть большая программа, которую он сам написал. Каждый раз, когда телескоп снимает небо, она ищет объекты, которые сдвинулись в следующем снимке. Когда я прихожу к нему в офис, то вижу настоящее небо, галактики. А у меня в офисе просто цифры, иногда формулы и графики.
Разница миров и есть то, что делает их коллаборацию столь продуктивной. Плотное сотрудничество теоретика с наблюдателем — достаточно редкое явление. То, что они работают практически через стенку друг от друга, — уникальный случай и огромная заслуга Калтеха (Калифорнийского технологического института, где трудятся оба наших героя). Обычно же теоретики живут в своём мире, а наблюдатели — в другом.
— В общем, у нас всё 50 на 50, — подытоживает Константин. — Я приношу ему свои расчёты и говорю: «Вот. Это то, что сделала физика, это наша численная модель».
А иногда он приходит ко мне и говорит: «Вот то, что я увидел. Скажи, насколько это похоже на то, что сделала физика?»
Картинка №3
27 марта 2014 года в Nature вышла статья двух астрономов: Чедвика Трухильо и Скотта Шеппарда. Они описали планетоид 2012VP113, перигелий которого — точка орбиты, наиболее близкая к Солнцу, — составляет 80 астрономических единиц. Байден, как прозвали его учёные за аббревиатуру VP в номенклатурном названии, стал вторым телом, не подходящим на достаточное расстояние к Нептуну, чтобы его далёкую орбиту можно было объяснить гравитационным воздействием ледяного гиганта. Первым таким объектом была Седна, открытая Брауном вместе с Трухильо.
«Интересно, что 2012VP113 и Седна были обнаружены в близких позициях на небосводе», — писали в своей статье Трухильо и Шеппард. И отмечали, что примерно в той же точке проходят орбиты ещё нескольких так называемых удалённых объектов пояса Койпера. Считается, что в дальние пределы Солнечной системы их выдворил Нептун на заре времён, когда выходил на свой пограничный пост с более близкой по отношению к Солнцу орбиты.
Седна, открытая в 2004 году, была одинокой аномалией. Байден стал второй такой аномалией, что позволило Трухильо и Шеппарду говорить о таинственной суперземле в тени Солнечной системы, которая влияет на орбиту этих объектов.
— По правде говоря, их статью я прочитал не сразу, — рассказывает Константин. — Я прочитал абстракт, понял, что они нашли второй объект, подобный Седне. Подумал: окей, это интересно, но, с другой стороны, можно было догадаться, что Седна не одна такая. Если бы она была одна, это было бы совсем странно.
На тот момент Батыгина с Брауном разделяли тысячи километров. Константин работал в Гарварде, а Майк сидел на другом побережье Америки, в Калтехе. Более внимательно на результаты Трухильо и Шеппарда они взглянули через несколько месяцев, когда Константин переехал в Пасадену, получив в Калтехе профессорскую ставку.
— Когда мы переехали обратно в Калтех: летом или, может, это было осенью? — Константин чуть сводит брови и бросает взгляд в окно. — В общем, Майк пришёл ко мне в офис и говорит: «Ты видел их картинку номер три?» Я отвечаю: «Нет, не видел, потому что вообще не читал статью и думаю не об этом».
Читать дальше.
Как нашли девятую планету и когда мы ее увидим
Даже на фоне громких «космических» новостей начала XXI
века
обнаружение в Солнечной системе до сих пор неизвестной
планеты стало одним из самых масштабных событий. Это небесное
тело больше Земли почти вчетверо и тяжелее на порядок, оно делает
полный оборот вокруг Солнца за плюс-минус 15000 лет. Значение
этого открытия нам еще предстоит осознать. Константин Батыгин,
один из авторов открытия, рассказал, как лакуна в картине
«ближнего космоса» помогла найти неизвестное небесное тело,
почему новая планета делает Солнечную систему более нормальной в
масштабах Вселенной и велики ли шансы найти жизнь на других
планетах.
Начнем с будущего. Сделаны расчеты, почти открыта планета
— что дальше?
Теперь у нас есть хорошая теоретическая модель орбиты девятой
планеты. Следующий шаг — найти ее астрономически. Мы уже начали
этот проект, мы уже несколько раз были на телескопе, но все это
занимает достаточно долгое время, думаю, лет эдак пять.
Стратегия
наша предполагает, что мы смотрим каждый месяц по одной ночи —
т.е. мы используем движение Земли, чтобы найти планету
астрономически. Представьте, что вы едете на машине и делаете
фотографии каждые три секунды — окажется, что на фотографиях
деревья, растущие вдоль дороги, смещаются быстрее, чем облака на
горизонте. Этот же простой эффект позволит нам идентифицировать
звезду, планету и вообще все, что ближе к нам, именно потому что
оно быстрее смещается на фоне того, что вдалеке. Это первая
часть.
Вторая часть — мы сделали, может быть, самый драматичный шаг в
плане расчетов, но еще мы можем сделать много дополнительного. В
первую очередь, «очистить» нашу модель и таким образом все точнее
и точнее определять настоящую орбиту планеты №9.
Майк Браун (слева) и Константин Батыгин
А как определяется, куда и когда смотреть? Если апогелий
планеты в 1200 астрономических единицах от Солнца, а перигелий в
200 а.
е. [а.е. — расстояние от
Земли до Солнца. — Научная Россия], если
брать максимальные значения — орбита получается весьма
протяженной.
Мой коллега Майк Браун (Mike Brown) [соавтор открытия —
Научная Россия] больше 20 лет занимается полным
сканированием неба, хотя, к сожалению, оно недостаточно глубокое,
чтобы найти планету на расстоянии в 1000 а.е. Но все равно мы
можем исключить около двух третей орбиты, которые ближе к нам. Мы
и не ожидали, что она будет близко, потому что иначе мы бы ее уже
увидели. И пусть мы пока не знаем точно, где сейчас находится
планета, но уже можем выбрать ленту где-то в 10 градусов шириной,
которая проходит эдакой синусоидой по небу.
Кроме того, эксцентрические орбиты так работают, что планеты
очень быстро пролетают участок ближе к звезде, а вдалеке,
наоборот, движутся очень медленно. Так что и чисто статистически
уже можно было предсказать, что она будет скорее дальше, а не
ближе.
Данные: Батыгин и Браун/Caltech; диаграмма: A. Cuadra/Science
Какие вопросы остались без ответа?
Во-первых, я хотел бы понять, как в фазовом пространстве, то есть
в пространстве параметров, можно обозначить область, куда
попадают все решения, способные описать имеющиеся данные. Это
раз. Во-вторых, — что-то непонятное происходит в поясе Койпера
между 150 и 250 а.е. Честно говоря, мы точно не понимаем, что нам
говорят данные. Мы знаем, что дальше 250 а.е. все орбиты смотрят
в одну сторону, они все наклонены в одной и той же плоскости, и
это как раз объясняется девятой планетой. А вот между 150 и 250
а.е. происходит что-то странное — у орбит наблюдаются сходные
сложные углы и в целом чисто геометрически орбиты имеют более
сложную структуру. Это наш следующий шаг.
Можно ли предположить, исходя из только что сказанного,
что там есть еще что-то, о чем мы пока не знаем и что задает
такую сложную конфигурацию взаимного движения объектов?
Думаю, что это тоже результат влияния гравитационного поля
планеты №9, и это ключ к тому, чтобы иметь не просто коллекцию
решений, а чтобы найти действительно то самое верное решение.
То
есть это дополнительная информация, которую мы пока еще не
использовали, чтобы понять точно, какова орбита.
Как вообще получилось, что вы стали двигаться в этом
направлении? Как возникла идея, что в системе космических
объектов есть лакуна, которую вы заполнили своей
гипотезой?
В Солнечной системе дополнительной планеты просто не может
существовать — вот что мы намеревались показать в самом начале.
Первым толчком в нынешнем направлении стала статья 2014 года Чада
Трухильо (Chad Trujillo) и Скотта Шеперда (Scott Sheppard). Они
первыми заметили, что аргумент перигелия — такой странноватый
угол — имеет тенденцию быть примерно одним и тем же для наиболее
удаленных орбит в поясе Койпера. [Аргумент перигелия — угол
между самой близкой точкой в орбите к Солнцу и так называемым
узлом, т.е. местом, где орбита пересекает плоскость эклиптики.
Пояс Койпера — область Солнечной системы от орбиты Нептуна (30 а.
е. от Солнца) до расстояния около 55 а.
е. от Солнца. Там, в
частности, находится карликовая планета Плутон — Научная
Россия].
Нашей первой мыслью было объяснить это галактическим эффектом или
самогравитацией самого пояса, т.е. что он сам по себе достаточно
тяжелый, чтобы модулировать все орбиты. За примерно год мы довели
до логического конца немало объясняющих моделей. И они все дали
показали, что для того, чтобы галактическая гравитация имела
значение, Солнце должно быть намного ближе к центру галактики,
чем оно есть. А чтобы самогравитация имела значение, локальная
плотность материала в поясе Койпера должна быть где-то в сто раз
больше, то есть он должен быть в сто раз тяжелее.
Какие-нибудь еще рассматривались версии, прежде чем вы
перешли к доказательству того, чего не существует?
У нас была еще одна дополнительная модель, основанная на
резонансе Лидова-Козаи, с Нептуном в главной роли. Она тоже,
конечно, не сработала, но ее тоже долго проверяли.
Идея резонанса
Лидова-Козаи в том, что у некоторых орбит периодически меняется
соотношение эксцентриситета и наклонения. Что интересно насчет
этого резонанса, это что аргумент перигелия — вышеупомянутый
странный угол — должен быть или 0, или 180 градусов. По правде
сказать, теперь мы понимаем, что этот угол сгруппирован где-то в
районе минус 50 градусов, но пару лет мы качали головой, мол,
плюс-минус 50 — это может быть и ноль. Вообще, огромная часть
нашей работы заключалась в том, что мы пробовали разные идеи,
которые так ни к чему и не приводили.
И под самый конец мы решили, что попробуем то, что мы не хотели
трогать — гипотезу планеты [поиски дополнительной планеты в
Солнечной системе уже некоторое время считаются в астрономии,
скажем вежливо, маргинальным занятием. — Научная
Россия]. И было интересно, что даже самые первые, очень
грубые модели, сразу начали показывать что-то, что похоже на
имеющиеся данные.
Дейв Джуит [он открыл пояс
Койпера.
—
Научная Россия] говорит, что вы работали
только с шестью объектами, хотя известно, что их больше. Не
окажется ли это слабым местом всей гипотезы, если мы обнаружим
объект, чья орбита не соответствует всему построению?
По правде сказать, это даже весело. Дейв работает в UCLA,
неподалеку от нас, и этот спор я с ним веду несколько лет, а Майк
(Браун) — уже 25 лет. Ответ можно дать вполне точный. И он таков:
действительно, мы работаем с маленькой статистикой. Конечно, нам
хотелось бы иметь намного больше, чем шесть объектов. Но если
применять математический аппарат, который был специально
разработан для статистики малых чисел, то никакой проблемы нет.
Даже с маленькими числами мы можем посчитать доверительные
интервалы — насколько мы уверены, что мы видим реальный эффект.
Первая часть нашей статьи — это как раз статистический анализ
этих данных. Мы задали сами себе вопрос: у нас есть шесть
объектов, какая вероятность, что мы видим эти данные случайно?
Ответ: вероятность этого составляет 0,007%.
Есть примерно один
шанс из десяти тысяч, что так совпало, что все орбиты смотрят в
одну сторону, и то, что они наклонены в одной плоскости. То есть
хотя мы концентрируемся на шести объектах, мы можем сравнить их
со всеми имеющимися данными, и все данные по поясу Койпера играют
роль в нашем анализе. Гравитационный эффект планеты №9 виден
только для самых дальних объектов. Нам хотелось бы иметь намного
больше данных, но у нас пока их просто нет. Но они будут.
Я считаю, что мы попробовали все варианты, хрестоматийные и не
очень. В науке никогда нельзя утверждать, что мы попробовали
абсолютно все, но никакого не проверенного альтернативного
решения ни мне, ни Майку и нашим коллегам неизвестно.
Какие последствия это открытие может иметь для
астрономии, астрофизики в целом?
Считаю, что планета №9 и ее, так скажем, достаточно странная
орбита, — то, что делает Солнечную систему и ее планеты менее
аномальными.
За последние 20 лет были найдены тысячи экзопланет —
планет за пределами Солнечной системы. И теперь знаем, что
Солнечная система нестандартна. Круглые, четкие орбиты —
редкость. Большинство планет, которые массой похожи на
планеты-гиганты Солнечной системы, имеют очень эксцентричные
орбиты, которые совсем не похожи на орбиты Юпитера, Сатурна,
Урана и Нептуна, но зато очень похожи на орбиту планеты №9. Я
считаю, что в этом плане планета №9 дает контекст Солнечной
системы в галактическом альбоме планет.
Как получилось, что Солнечная система такая
необычная?
Это вопрос, над которым ученые, и я в том числе, активно
работают. Я считаю, что решающую роль в том, что Солнечная
система такова, как она есть, сыграл Юпитер.
Начать с того, что планеты массы Юпитера — тоже редкость. Только
5% звезд, похожих на Солнце, имеют аналоги Юпитера. Так вот,
формирование Юпитера и то, что Юпитер имеет достаточно круглую
орбиту, было главным ключом к дальнейшему формированию
архитектуры всей Солнечной системы, которая сильно отличается от
других планетарных систем.
У других ученых есть другие идеи, например, о значимости и
уникальности называемой снежной линии — части Солнечной системы,
за пределами которой может формироваться лед, в отличие от
внутренней части, где вода испаряется. Но это абсолютно
нерешенный вопрос.
То, что Солнечная система сформировалась такой, какая она
есть, может иметь какое-то отношение к возникновению
жизни?
Думаю, что это имеет прямое отношение к вопросу о поиске аналогов
Земли. Мы знаем, что формирование Луны произошло спустя примерно
90 млн лет после формирования Солнца — и на 89 миллионов лет
позднее Юпитера и Сатурна. Возможно, Юпитер забрал себе материал,
который иначе мог бы привести к более быстрому возникновению
Земли. В результате Земля сформировалась с тонкой атмосферой. На
мой взгляд, это тоже галактическая аномалия — большинство
экзопланет, даже примерно с массой Земли, имеют на порядок более
массивную атмосферу. Это значит, что — если мы берем Землю как
референт — жизнь не очень часто встречается в галактике.
В Солнечной системе открыта девятая планета, размером с Нептун
5980
Добавить в закладки
Константин Батыгин (Konstantin Batygin) и Майк Браун (Mike
Brown), астрономы из Калифорнийского технологического института,
объявили, что имеют доказательство существования еще одной,
девятой планеты в Солнечной системе. Она размером с Нептун и
обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите с периодом около
15000 лет. Статья ученых опубликована в The
Astronomical Journal, пересказ предлагает Science.
Согласно их гипотезе, около 4,5 млрд лет назад, когда Солнечная
система еще формировалась, гигантская планета по какой-то причине
вылетела за пределы региона, где рождались планеты. Однако она не
вылетела за пределы Солнечной системы, — ее замедлил газ, — но
теперь у нее сильно вытянутая эллиптическая орбита.
Их коллеги, можно сказать, испытывают смешанные чувства.
Расчеты
авторов открытия представляются верными, так что, как сказал
Грегори Лафлин (Gregory Laughlin) из Калифорнийского
университета, «я не могу представить более важного события, если
— и это жирное “если” — их гипотеза верна».
Основой для рабочей гипотезы стало необычное скопление шести уже
известных объектов на орбитах дальше Нептуна. Шансов, что такое
скопление — результат простой случайности, составляет примерно
0.007%, или 1 из примерно 15000, утверждают Батыгин и Браун, а
вот наличие планеты массой примерно в десять раз больше земной,
из-за которой эти самые шесть объектов и вращаются по своим
нынешним наклонным эллиптическим орбитам, было бы как раз
логичным объяснением.
Орбита предполагаемой планеты тоже наклонена по отношению
плоскости эклиптики, и расстояние до Солнца даже в ближайшей к
нему точке в семь раз превышает расстояние от Солнца до Нептуна,
составляя 200 астрономических единиц. (Одна астрономическая
единица — 149,6 млн км, расстояние от Земли до Солнца.
) Так что
неназванная еще планета летает за Поясом Койпера, удаляясь от
нашего светила на расстояния от 600 до 1200 а.е. Опять же, для
сравнения — Пояс Койпера начинается на расстояниях около 30 а.е.
от Солнца.
Особенное значение, кстати, подтверждение их гипотезы будет иметь
для Майка Брауна — именно он открыл в 2005 году Эриду, карликовую
планету размером с Плутон. А это, в свою очередь, привело к
понижению в ранге самого Плутона — из просто планет в карликовые,
потому что оказалось, что Плутон вовсе не последняя планета
Солнечной системы, а лишь один из многих крупных объектов Пояса
Койпера.
Впрочем, этому открытию суждено оставаться в статусе возможного,
а гипотезе — лишь гипотезы, пока не будет прямого наблюдения
девятой планеты. Ученые надеются на услуги большого телескопа на
Гавайях и на помощь коллег, ибо это может действительно стать
одним из крупнейших событий в мировой астрономии.
Солнечная система
константин батыгин
майк браун
планета
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия».
Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
XXIV Всероссийская агропромышленная выставка «Золотая осень»
20:30 / Наука и общество, Науки о земле
Фестиваль науки
19:05 / «Мамин навигатор»
Физики обесцветили искусственный алмаз при помощи света
18:30 / Физика
Более 9 тысяч заявок подано на участие в третьем сезоне конкурса «Лига Лекторов» Российского общества «Знание»
18:00 / Наука и общество
В ДВФУ запустили интеллектуальную систему для мониторинга окружающей среды
17:30 / Экология
Стальная текстурированная подложка поможет удешевить солнечные батареи
16:30 / Физика
7.10.22 — прямая трансляция — торжественная церемония открытия Всероссийского фестиваля НАУКА 0+
16:00 / Наука и общество, Образование
Ученые ТПУ нашли бесперебойный способ получения дешевого «зеленого» водорода
16:00 / Энергетика
Ученые Пермского Политеха нашли экономичный способ укрепления грунта для строительства
15:30 / Инженерия
Органоиды, похожие на мозг, помогают раскрыть причины аутизма на молекулярном уровне
15:00 / Нейронауки
Памяти великого ученого.
Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
Смотреть все
Новое исследование опровергает теорию существования Девятой планеты с орбиты | Умные новости
Орбиты экстремальных транснептуновых объектов (ETNO) были наклонены и вытянуты по направлению к Солнцу, что заставило исследователей заподозрить, что ETNO были сгруппированы вместе из-за гравитационного притяжения Девятой планеты.
Калифорнийский технологический институт/Р. Больно (IPAC)
Скрытая девятая планета впервые попала в заголовки газет в 2016 году, когда исследователи Калифорнийского технологического института Майк Браун и Константин Батыгин обнаружили свидетельства существования массивного объекта, в десять раз превышающего размер Земли, который вращается в 20 раз дальше от Солнца, чем Нептун.
С помощью компьютерного моделирования и моделирования Девятая планета была обнаружена на основе наблюдения за шестью «экстремальными» транснептуновыми объектами (ТНО), которые казались сгруппированными вместе. Орбиты TNO были наклонены и вытянуты к Солнцу, в результате чего Браун и Батыгин подозревали, что TNO были сгруппированы вместе из-за гравитационного притяжения Девятой планеты, сообщает Виктор Тангерманн для 9.0005 Футуризм .
Но недавнее исследование, проведенное Кевином Нейпиром, доктором физико-математических наук. студент Мичиганского университета и его коллеги могли оспорить анализ Брауна и Батыгина.
Нейпир и его команда предполагают, что предвзятость отбора привела Брауна и Батыгина к гипотезе о существовании Девятой Планеты, а «скопление» ТНО могло быть вызвано не гравитационным притяжением Девятой Планеты. Вместо этого команда Нэпьера предполагает, что объекты казались слипшимися вместе, потому что Браун и Батыгин наблюдали лишь небольшую часть неба в определенное время года, в определенное время суток, сообщает Даниэль Ван Бум для CNET.
«[Группировка] является следствием того, куда мы смотрим и когда мы смотрим», — говорит Нэпир Science Дэниел Клери. Статья Нэпьера была опубликована на сервере препринтов arxiv и недавно принята Planetary Science. Journal, , так что все еще ожидает рецензирования экспертами, не участвовавшими ни в одном из исследований. , их почти невозможно обнаружить, сообщает Мишель Старр для Научная тревога . Поиск TNO также ограничен ограниченной и переменной чувствительностью существующих телескопов. Эти технические проблемы должны быть устранены, когда в 2023 году будет завершена мощная обсерватория Веры Рубин, которая в настоящее время строится в Чили. Обсерватория Веры Рубин будет иметь четко определенные ошибки отбора, которые могут позволить астрофизикам обнаружить сотни новых ТНО. без проблем, сообщает Science .
Первоначальное исследование Девятой Планеты наблюдало только шесть TNO, собранных в ходе различных обзоров неба.
Кроме того, функции отбора, использованные Брауном и Батыгиным в их первоначальном обзоре, не были опубликованы9.0005 Science Alert сообщает.
Чтобы исключить возможность систематической ошибки при отборе, Нейпир и его команда отобрали 14 ТНО, которые не были включены в исследование Брауна или Батыгина. Все выбранные TNO были из Обзора темной энергии (DES), Обзора происхождения внешней Солнечной системы, а третий использовал различные телескопы, сообщает Science. (Батыгин сообщает Science , что съемка DES, использованная в анализе Нэпьера, проводилась в той же области неба, что и его первоначальный анализ.) время и расположение телескопов, сообщает Адам Смит для Независимый .
Если гравитационное притяжение Девятой планеты вызвало скопление ТНО, то, когда группа Нэпьера проанализировала новые обзоры, их результаты должны были подтвердить этот вывод, сообщает Science Alert .
Утверждение, что ТНО группируются, подразумевает, что эти объекты обычно равномерно распределены по Солнечной системе и каким-то образом были вырваны из своего типичного положения.
Но команда Нэпьера не нашла достаточных доказательств, подтверждающих идею о том, что TNO изначально занимают однородное положение в Солнечной системе, что перевернуло бы вывод о том, что эти объекты вообще были сдвинуты с места, Наука сообщает. По сути, команда Нэпьера опровергла основополагающие доказательства, которые должны присутствовать, чтобы поддерживать существование Планеты Девять.
«Существование этой планеты кажется менее вероятным, чем раньше. Мы как бы лишили ее главного аргумента», — говорит Нэпьер Лие Крейн для New Scientist .
Некоторое скопление по-прежнему наблюдалось у 14 новых ТНО, за которыми наблюдала команда Нэпьера, что означает, что ТНО могут вести себя таким образом независимо и могут не подвергаться влиянию гравитации. Эта информация заставляет Батыгина оставаться уверенным в своей теории Девятой Планеты. «Я бы сказал, что соответствующий набор данных [Planet Nine] находится в довольно хорошем состоянии», — говорит Батыгин 9.
0005 Наука .
Нужна ли для угловой группировки экстремальных ТНО Планета 9? Наш анализ, проведенный @kjnapes, показывает, что кластеризация, наблюдаемая в 3 разных опросах, согласуется с систематической ошибкой отбора. Napier et al., https://t.co/keVgK64knv pic.twitter.com/NUozG64heQ
— Дэвид Гердес (@dAArkEnergy) 11 февраля 2021 г.
на небо не смотрели, не означает, что ТНО не могут вести себя странно в других областях космоса, сообщает Новый Ученый .
«Скажем, вы шли по лесу и заметили, что на востоке много медведей, а где-то еще мало — это может натолкнуть вас на мысль, что где-то на востоке должна быть медвежья пещера», — рассказывает Батыгин New Scientist . «Но этот анализ утверждает, что у медведей нет предпочтения по направлению, потому что последующие исследования не проверяли везде».
Нейпир и его команда признают, что небольшой размер выборки в 14 TNOS не дает полной картины, и на основе этого ограниченного набора данных трудно сделать вывод, Наука сообщает.
Тем не менее, другие пытались и не смогли повторить выводы Батыгина и Брауна, например, астроном Саманта Лоулер из Университета Реджайны, которая сообщила журналу Science, что исследование Нэпьера представляет собой «более единообразный анализ».
«В каждом опросе есть предвзятость, — говорит Лоулер. «Кто-то о них знает, кто-то нет».
Рекомендуемые видео
Никаких признаков Девятой Планеты? Следы остывают для гипотетического мира
Гипотетическая девятая планета (иллюстрация). Фото: Shutterstock
Девятая планета мертва; да здравствует Девятая Планета? В течение нескольких лет ученые обсуждали существование невидимой планеты, по крайней мере, в пять раз превышающей массу Земли во внешних пределах Солнечной системы. Теперь этой гипотезе был нанесен удар новым анализом далеких ледяных объектов, который ставит под сомнение доказательства того, что они находятся под гравитационным притяжением огромной планеты.
Находки не исключают возможности существования девятой планеты, вращающейся вокруг Солнца, и астрономы говорят, что потребуются дополнительные данные, чтобы положить конец спорам.
Наличие Девятой Планеты было предложено 1 в 2016 году, когда астрономы Майк Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене заметили, что орбиты шести транснептуновых объектов (ТНО) — часть пояса Койпера, совокупность маленьких тел, вращающихся вокруг Солнца за пределами Нептуна, — казалось, сгруппировались вместе.
Растет количество свидетельств существования планеты-гиганта на окраинах Солнечной системы
Это скопление, по их словам, должно быть связано с гравитационным влиянием огромной планеты, спрятавшейся где-то во внешней части Солнечной системы, по крайней мере в 400 раз дальше от Солнца, чем Земля, или примерно в 10 раз дальше, чем самая известная планета. TNO, карликовая планета Плутон. Если бы было доказано, что этот далекий мир существует, это было бы большим открытием — гигант за пределами Нептуна, который, несомненно, был бы классифицирован как планета.
Но не все астрономы были убеждены.
Другие опросы ставят под сомнение, действительно ли TNO были сгруппированы — или они просто казались таковыми, потому что исследователи проводили подробные наблюдения только в определенных направлениях.
Команда под руководством Кевина Напьера, физика из Мичиганского университета в Анн-Арборе, продолжила этот анализ. Объединив 3 обзора для изучения орбит 14 «экстремальных» TNO (ETNO) — тех, что вращаются далеко за пределами Нептуна, — исследователи обнаружили, что орбиты объектов можно объяснить без присутствия близлежащей планеты. После учета предвзятости отбора — того факта, что исследователи наблюдали лишь небольшую часть внешней части Солнечной системы — данные предполагают, что ETNO равномерно распределены по небу.
«Это первый мета-анализ всех трех наиболее продуктивных исследований ETNO», — говорит Нэпьер. Выводы команды 2 были опубликованы на сервере препринтов arXiv 10 февраля.
Лошади, а не зебры
Чтобы выяснить, действительно ли объекты были сгруппированы, команда Нэпьера построила компьютерную модель, имитирующую десять миллиардов равномерно распределенных ETNO во внешней части Солнечной системы, а затем рассчитала вероятность того, что наблюдение небольшой выборки из них даст результаты.
соответствие существующим наблюдениям. Команда пришла к выводу, что нет причин думать, что ETNO распределены неравномерно, и что возможно, что наблюдаемые объекты кажутся сгруппированными только из-за предвзятости отбора. «Это не значит, что Девятой планеты нет, но нет необходимости объяснять данные», — говорит Нэпьер. «Вы можете сопоставить эти данные и со сгруппированными ETNO, но если вы слышите стук копыт, вам следует подумать о лошадях, а не о зебрах».
Браун, однако, не согласен. «Я нанес все их данные поверх нашей старой бумаги, и вы просто смотрите на нее, и она очень сгруппирована», — говорит он. «На самом деле в их данных есть убедительные доказательства существования Девятой планеты». Он указывает, что в документе нет шести ТНО, которые он и Батыгин использовали в своем первоначальном исследовании. Он также утверждает, что исследователи «подмешивают грязь к своему мороженому», потому что в их анализе рассматриваются объекты, на орбиты которых может повлиять их близость к Нептуну.
Обнаружена первая экзопланета вокруг солнцеподобной звезды
Нейпир говорит, что команда не включила в свой анализ первоначальные шесть объектов Брауна и Батыгина, потому что недостаточно данных об исследованиях, которые обнаружили их в начале этого века. «Нам нужно знать, когда и куда был направлен телескоп, и насколько слабый объект телескоп смог обнаружить», — говорит он. «В прошлом опросы не делали этого».
Саманта Лоулер, астроном из Университета Регины в Канаде, которая работала над исследованием происхождения внешней Солнечной системы — одним из исследований, которые команда Нейпира использовала в своем анализе, — согласна с выводами команды, утверждая, что нет необходимости в Планете. Девять, когда данные объясняются более простым объяснением систематической ошибки отбора.
«Нет никаких свидетельств какой-либо группировки на орбитах этих далеких ТНО, они согласуются с однородным распределением», — говорит она. «Я не могу сказать, что Девятая планета мертва, но могу сказать, что этому нет никаких доказательств».
Тысячи других объектов
Лоулер говорит, что необходимы новые исследования внешней части Солнечной системы для поиска любых других свидетельств кластеризации. Один из лучших шансов будет у обсерватории Веры С. Рубин в Чили, которая в 2022 году начнет десятилетнее исследование неба9.0003
«Они обнаружат еще тысячи объектов пояса Койпера, — говорит Лоулер. «Я думаю, что мы действительно сделали все, что могли, с данными, которые у нас есть в настоящее время».
Даже если окажется, что Девятой Планеты там нет, говорит Лоулер, это вызвало большой интерес к внешней части Солнечной системы со стороны астрономов. «Теория Девятой Планеты была фантастической для изучения пояса Койпера», — говорит она.
Если девятая планета существует, она может быть не там, где мы думаем : ScienceAlert
Если Девятая планета существует где-то далеко, большая загадочная планета, скрывающаяся на темных краях Солнечной системы, она может быть не там, где мы думали.
По словам астрономов, ищущих гипотетический объект, новая информация, принятая во внимание, может означать, что его орбита значительно более эллиптическая, чем предсказывалось совсем недавно.
Гипотетическая Девятая Планета сделала большой шаг вперед в 2016 году, когда астрономы Константин Батыгин и Майкл Браун из Калифорнийского технологического института опубликовали статью в Астрономический журнал . В нем они изложили свои доводы в пользу еще не открытой планеты во внешних пределах Солнечной системы. Доказательства, по их словам, лежат в других объектах далеко за пределами орбиты Нептуна.
Эти объекты называются экстремальными транснептуновыми объектами (ЭТНО). У них огромные эллиптические орбиты, они никогда не пересекаются ближе к Солнцу, чем орбита Нептуна на 30 астрономических единиц, и отклоняются дальше, чем на 150 астрономических единиц.
Батыгин и Браун обнаружили, что эти орбиты имеют одинаковый угол в перигелии, ближайшей к Солнцу точке их орбиты. Астрономы провели серию симуляций и обнаружили, что гравитационное влияние большой планеты может привести к такой группировке орбит.
После того, как эта статья была прекращена, теория стала очень спорной, многие астрономы считают существование Девятой Планеты маловероятным, но пока у нас нет убедительных доказательств того или иного.
Самый убедительный способ разрешить спор — это если мы найдем скользкую вещь — и новое обновление от Батыгина и Брауна может помочь нам в этом.
Их новая статья принята в The Astrophysical Journal Letters и доступна на сервере препринтов arXiv.
Первоначальное обнаружение возможной Девятой Планеты еще в 2016 году было сделано на основе всего шести ETNO — в конце концов, эти объекты очень маленькие, и их очень трудно обнаружить. Со временем было обнаружено больше ETNO — сегодня мы знаем о 19 — а это значит, что теперь у нас есть больше данных для анализа для расчета характеристик планеты.
В 2019 году астрономы пересмотрели имеющуюся информацию и пришли к выводу, что получили несколько неверных вещей. Масса планеты, согласно ревизии, всего в пять раз превышала массу Земли, а не в 10, как рассчитывали изначально, а ее эксцентриситет — насколько она эллиптична — был меньше.
И теперь они снова обновили эти расчеты.
«Однако, — написали они в своем посте в блоге Find Planet Nine, — вопрос, который мы задавали себе в разгар пандемии, — это другой вопрос: отсутствуют ли в наших симуляциях существенные физические элементы? модели, мы обнаружили, что ответ на этот вопрос — «да».
Их моделирование, по их словам, предполагало, что любой объект, удаляющийся от Солнца на расстояние более 10 000 астрономических единиц, теряется в космосе. Чего они не учли, так это того, что Солнце родилось не изолированно, а, вероятно, в большом густонаселенном звездообразующем облаке с другими новорожденными звездами.
В этих условиях новорожденная Солнечная система почти наверняка сформировала бы внутреннюю часть Облака Оорта, оболочки ледяных тел, окружающих Солнечную систему, на расстоянии от 2000 до 100000 астрономических единиц от Солнца. Формирование планет-гигантов, таких как Сатурн и Юпитер, должно было выбросить обломки наружу, в межзвездное пространство; но гравитационные возмущения проходящих звезд оттолкнули бы их обратно под гравитационное влияние Солнца, так что они в конечном итоге сформировали внутреннее Облако Оорта.
Мы склонны думать, что Облако Оорта просто болтается без дела, на самом деле ничего не делая, но когда Батыгин и Браун провели целую кучу новых симуляций, принимая во внимание эту физику, они обнаружили, что объекты в внутренняя область Облака Оорта действительно может немного перемещаться.
«Планета Девять, однако, меняет эту картину на качественном уровне», — сказали исследователи.
«Из-за долговременного гравитационного притяжения орбиты Девятой Планеты объекты внутри Облака Оорта эволюционируют в масштабе миллиардов лет, медленно возвращаясь обратно во внешнюю Солнечную систему. Так что же с ними происходит? Мы смоделировали этот процесс, учитывающие возмущения от канонических планет-гигантов, Планеты Девять, проходящих звезд, а также галактического прилива, и обнаружили, что эти повторно введенные внутренние объекты Облака Оорта могут легко смешиваться с переписью отдаленных объектов пояса Койпера и даже проявлять орбитальная группировка».
Это означает, что некоторые из обнаруженных нами экстремальных транснептуновых объектов могли на самом деле возникнуть в Облаке Оорта, что действительно здорово. Однако моделирование группы также показало, что кластеризация объектов Облака Оорта будет слабее, чем у объектов, пришедших из пояса Койпера, расположенных ближе.