За орбитой Плутона может скрываться Планета Y, более массивная, чем он сам

Фото из открытых источников

За орбитой Плутона может скрываться Планета Y, более массивная, чем он сам

Пояс Койпера можно приблизительно определить как тороидальную полосу пространства, начинающуюся сразу за орбитой Нептуна и простирающуюся примерно на расстояние, равное 1000 расстояний от Земли до Солнца. Здесь находится бесчисленное множество ледяных и каменистых объектов, включая Плутон и другие так называемые объекты пояса Койпера, такие как Аррокот.

Амир Сирадж, астрофизик из Принстонского университета и ведущий автор новой статьи, считает, что всё, что находится в поясе Койпера, можно считать космическим мусором. «Это часть остатков от формирования нашей Солнечной системы».

И большинство из этих остатков невелики: Плутон — самый массивный известный объект пояса Койпера, и его масса составляет всего 0,2% массы Земли.

Однако за последнее десятилетие учёные выдвинули гипотезу, что в поясе Койпера может скрываться нечто существенно большее, чем Плутон. Доказательством существования этого невидимого мира — так называемой Планеты Девять, или Планеты X, — служит тот факт, что шесть объектов пояса Койпера имеют удивительно схожие орбитальные параметры и связаны в физическом пространстве. Исследователи предположили, что близлежащая, более крупная планета могла бы помочь этим мирам выстроиться в одну линию.

Сирадж и его коллеги недавно выбрали другой подход к поиску массивного объекта пояса Койпера: они проанализировали гораздо большую выборку объектов пояса Койпера и сосредоточились на их орбитальных плоскостях. Наивно было бы ожидать, что средняя орбитальная плоскость объектов пояса Койпера будет такой же, как и средняя орбитальная плоскость планет Солнечной системы, сказал Сирадж. Однако тело планетарной массы в поясе Койпера оказало бы достаточно сильное гравитационное воздействие на соседние объекты пояса Койпера, чтобы заметно изменить среднюю орбитальную плоскость пояса Койпера, по крайней мере, в непосредственной близости от планеты. Сирадж и его коллеги решили проверить, смогут ли они обнаружить такой сигнал.

Исследователи извлекли информацию об орбитах более 150 объектов пояса Койпера из базы данных малых тел JPL, управляемой Лабораторией реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния. Из нескольких тысяч известных объектов пояса Койпера команда сосредоточилась на этом подмножестве, поскольку эти объекты не подвержены гравитационному влиянию Нептуна. Нептун — настоящий хулиган во внешних областях Солнечной системы, и считается, что орбиты многих объектов пояса Койпера буквально меняются под действием гравитационных сил этого ледяного гиганта. «Нептун имеет очень сильное влияние на внешние области Солнечной системы», — сказал Сирадж.

Группа рассчитала среднюю орбитальную плоскость объектов пояса Койпера, отобранных ими. На расстояниях от 50 до 80 расстояний от Земли до Солнца они обнаружили плоскость, соответствующую плоскости внутренней Солнечной системы. Но дальше, на расстояниях от 80 до 200 расстояний от Земли до Солнца, исследователи обнаружили, что объекты пояса Койпера, отобранные ими, образуют плоскость, искривлённую относительно плоскости внутренней Солнечной системы. По их подсчётам, вероятность того, что этот сигнал был ложным, составляет всего около 4%.

Затем Сирадж и его коллеги смоделировали, как планеты разной массы, находящиеся на разных орбитальных расстояниях от Солнца, будут влиять на модельный набор объектов пояса Койпера. «Мы перепробовали все виды планет», — сказал Сирадж.

Сравнив результаты моделирования с данными наблюдений, исследователи пришли к выводу, что наиболее вероятным виновником является планета, масса которой в 25–450 раз превышает массу Плутона, а большая полуось её орбиты находится в диапазоне от 100 до 200 расстояний от Земли до Солнца. В этих числах есть некоторая неопределённость, но результаты команды имеют смысл, сказала Кэт Волк, планетолог из Института планетологии в Тусоне, штат Аризона, не участвовавшая в исследовании. «Они довольно точно определили, какой объект может быть источником этого сигнала».

Чтобы отличить свою предполагаемую планету от Планеты X, Сирадж и его коллеги предложили новое название: Планета Y. Важно отметить, что эти два мира, если они вообще существуют, не являются одним и тем же, сказал Сирадж. «Планета X относится к далёкой планете с большой массой, в то время как Планета Y — к более близкой планете с меньшей массой».

Есть надежда, что Планета Y скоро будет запечатлена крупным планом. «Наследие обзора пространства и времени» (LSST) — десятилетний обзор ночного неба, который обсерватория Веры К. Рубин в Чили начнёт проводить уже этой осенью, — даст исключительные результаты в обнаружении объектов пояса Койпера, сказал Волк, участник Научного сотрудничества LSST по изучению Солнечной системы. «Мы увеличим число известных объектов примерно в 5–10 раз».

Вполне возможно, что сама Планета Y будет обнаружена, сказал Волк. Но даже если этого не произойдёт, простое наблюдение за большим количеством объектов пояса Койпера позволит лучше определить среднюю плоскость орбиты пояса. Это, в свою очередь, прольёт свет на то, нужно ли вообще упоминать Планету Y.

Даже если гипотеза его команды окажется ошибочной, Сирадж говорит, что с нетерпением ждёт запуска LSST и обильного потока астрономических данных. «Мы ожидаем, что это действительно изменит ход исследований внешней Солнечной системы».