Двое американских ученых представили карту, показывающую вероятную орбиту девятой планеты — они обозначают ее как P9 — и ее возможное текущее местоположение в пределах этой орбиты, предложив поискать новую планету всем желающим.
Майкл Браун и Константин Батыгин, работающие в Калифорнийском технологическом институте, еще в начале 2016 года объявили о том, что у них есть доказательства существования девятой планеты, скрывающейся где-то во внешней части Солнечной системы. Теперь они составили карту, показывающую, где конкретно она может находиться. Статья об этом публикуется в Astronomical Journal, ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
По словам астрономов, красная область на этой карте — это и есть наиболее вероятное место для гипотетической еще не открытой планеты Солнечной системы. Волнистая черная линия, которая повторяет изгибы цветастой кривой, — это обозначение эклиптики, в плоскости которой находятся Солнце и орбиты всех известных планет. Девятая планета же окажется где-то на цветастой волнистой линии. При этом красная область указывает на самый дальний от Солнца участок орбиты девятой планеты — именно там она движется медленнее всего и, следовательно, проводит большую часть времени.
«К сожалению, наши данные могут показывать лишь примерный путь этой планеты по орбите, а не ее текущее местоположение, — говорит Майкл Браун. — Но с наибольшей вероятностью она окажется на самом удаленном участке от Солнца, просто потому, что движется там медленнее всего и проводит там больше времени. Искать ее следует именно там».
Пять наблюдаемых невооруженным глазом планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн) были известны человечеству с глубокой древности. Планету Уран открыл Уильям Гершель в 1781 году. Нептун нашли в 1846 году Иоганн Галле и другие астрономы по расчетам Леверье и Адамса. Плутон отыскал в 1930 году Клайд Томбо, однако в 2006 году решением Международного астрономического союза эта «недопланета» была лишена планетного статуса и «понижена» в звании до карликовой планеты. Важную роль в этом сыграло открытие Эриды и других крупных плутоидов из пояса Койпера. Объекты пояса Койпера — ледяные тела, оставшиеся после образования Солнечной системы, орбиты которых расположены дальше Нептуна. Плутон — такой же объект пояса Койпера, как Эрида, Макемаке и Хаумеа.
«Человеком, убившим Плутон» считают Майкла Брауна, так как именно после его открытий и по его инициативе Плутон и был «разжалован». В 2010 году Браун даже написал книгу «Как я убил Плутон», а теперь он занимается поисками настоящей девятой планеты, которая существенно превосходит Плутон по своим размерам и массе.
Впервые мысль о существовании крупной планеты на окраинах Солнечной системы и возможности ее найти путем анализа орбит плутоидов посетила Брауна в 2003 году, когда он руководил группой, нашедшей Седну — объект, лишь немногим уступающий по своим размерам Эриде и Плутону. Необычная орбита Седны делала ее самым далеким известным на тот момент телом Солнечной системы. Даже ближайшая к Солнцу точка ее орбиты располагалась от него в 76 астрономических единицах (1 а.е. — это расстояние от Земли до Солнца), за поясом Койпера и далеко за пределами влияния гравитации Нептуна. Напрашивалось простое объяснение: в том регионе присутствует нечто весьма массивное, повлиявшее на орбиту Седны. Впрочем, на Седну с небольшой вероятностью могла подействовать и гравитация какой-то прошедшей поблизости звезды на раннем этапе зарождения Солнечной системы.
Объединив Седну и пять других известных далеких транснептуновых объектов в одну группу, Браун понял, что сходство кеплеровых элементов у всех них сохраняется, и влияние внешних звезд в этом случае можно уже исключить: только постоянно присутствовавшая планета может служить объяснением всех этих странных орбит. Все они «смотрят» примерно в одну и ту же сторону, все сгруппированы в пространстве. Афелий неведомой планеты — наиболее удаленная от Солнца точка ее орбиты — должен располагаться практически на противоположной стороне от Солнца к скоплению афелиев рассеянных ею объектов.
Браун и Батыгин, оказавшиеся соседями по офисам в Калифорнийском технологическом институте, начали обсуждать все эти результаты и приступили к построению модели взаимодействия множества тестовых объектов с гипотетической девятой планетой.
Как была получена новая карта? Ученые изучили данные по всем известным на сегодняшний момент объектам пояса Койпера, орбиты которых находятся в зоне действия неизвестной планеты. Многие из этих объектов имеют сильно вытянутые орбиты, на которые, по мнению Брауна и Батыгина, оказывает воздействие гипотетическая далекая и массивная планета.
Для извлечения информации об орбите девятой планеты потребовалось несколько шагов. Первым делом нужно было учесть воздействие гравитации Нептуна на объекты пояса Койпера, затем — определить наиболее важные для расчетов области и объекты. Пришлось создавать максимально правдоподобную модель, используя комбинацию численного моделирования и наблюдений за каждым объектом пояса Койпера. Это и позволило получить параметры, указывающие на наиболее вероятное местоположение девятой планеты.
Из своих расчетов, проводимых по результатам наблюдений за объектами пояса Койпера, ученые получили приблизительные данные по пока еще скрывающейся девятой планете. Масса этой планеты, по их мнению, должна составлять примерно 6,2 массы Земли, размеры орбиты: перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты — 300 а.е., большая полуось — среднее расстояние от Солнца — 380 а.е. Наклонение орбиты девятой планеты (отклонение от плоскости Солнечной системы) составляет около 16°. Если наклонение орбиты Земли принять равным нулю, то для орбиты Плутона соответствующий параметр будет равен 17°.
Яркость девятой планеты зависит от того, где она находится на своей орбите в данный момент, и от свойств ее поверхности. Чем ближе планета к Солнцу, тем она ярче, и наоборот. Средняя яркость девятой планеты по мнению авторов — это 22 звездные величины. Для Плутона этот параметр равен примерно 15, эту бывшую планету можно увидеть только в телескоп с апертурой не менее 25 см (10 дюймов).
Когда пользователи Twitter спросили Брауна, почему мы не видим девятую планету, Браун ответил так: «Ее легко увидеть, но трудно найти. Это как если бы я показал вам песчинку. Нет проблем ее увидеть. А теперь бросьте ее на пляж и попробуйте найти снова. Каждая звезда в небе подобна песчинке, за которой может прятаться девятая планета».
Отыскать планету может, например, японский 8-метровый телескоп Subaru, обладающий как достаточной светосилой для обнаружения чрезвычайно слабого объекта, так и широким полем зрения, в 75 раз превышающим соответствующее значение для 10-метровых телескопов Keck. В настоящее время Браун и Батыгин продолжают координировать поиски новой планеты на японском телескопе.