Астрономите твърдят, че планета с размер на Нептун дебне отвъд Плутон

Изглежда, че Слънчевата система има нова девета планета. Днес двама учени обявиха доказателство, че тяло с големина на Нептун, но все още невиждано, орбитира слънцето на всеки 15 000 години. По време на слънчевата система ранна детска възраст преди 4, 5 милиарда години, според тях, гигантската планета е била избита от планетообразуващия регион близо до слънцето. Забавена от газ, планетата се е настанила в далечна елиптична орбита, където и до днес дебне.

Твърдението е най-силното досега при вековното търсене на Planet X отвъд Нептун. Търсенето е залято от натрапчиви претенции и дори откровено шарлатарство. Но новите доказателства идват от двойка уважавани планетни учени Константин Батигин и Майк Браун от Калифорнийския технологичен институт (Калтех) в Пасадена, които се подготвиха за неизбежния скептицизъм с подробни анализи на орбитите на други далечни обекти и месеци компютър симулации. Ако кажеш, Имаме доказателства за планета X, почти всеки астроном ще каже: Това отново? Тези момчета са явно луди. Аз също бих казал Браун. Защо е това различно? Това е различно, защото този път ние re прави.

Майк Браун (вляво) и Константин Батигин.

Майк Браун (вляво) и Константин Батигин.

LANCE HAYASHIDA / CALTECH

Извън учените казват, че техните изчисления се подреждат и изразяват смесица от предпазливост и вълнение относно резултата. I не бих могъл да си представя по-голяма сделка, ако и разбира се, че sa шрифт if, ако се окаже, че е правилно, казва Грегъри Лолин, планетарен учен от Калифорнийския университет (UC), Санта Крус. What s вълнуващо за това е [планетата] е откриваем.

Батигин и Браун заключиха присъствието си от особеното групиране на шест известни по-рано обекти, които орбитират отвъд Нептун. Казват, че има само 0, 007% шанс или около един на 15 000, че клъстерингът може да бъде съвпадение. Вместо това, казват те, планета с масата от 10 Земя е поставила шестте обекта в техните странни елиптични орбити, наклонени извън равнината на Слънчевата система.

Орбитата на изведената планета е подобно наклонена, както и разтеглена до разстояния, които ще експлодират предишните концепции на Слънчевата система. Най-близкият му подход към слънцето е седем пъти по-отдалечен от Нептун, или 200 астрономически единици (АС). (AU е разстоянието между Земята и Слънцето, около 150 милиона километра.) И Планета X би могла да преплува до 600 до 1200 AU, далеч отвъд пояса на Койпер, региона на малки ледени светове, който започва от Neptune s ръб около 30 AU.

Ако Планета Х е там, казват Браун и Батигин, астрономите би трябвало да намерят повече обекти в орбита на сигнали, оформени от издърпването на скрития гигант. Но Браун знае, че никой наистина няма да повярва в откритието, докато самата планета X не се появи в телескопа. Unttil there sa директно откриване, it sa хипотеза дори и една потенциално много добра хипотеза, той казва. Екипът има време на големия телескоп на Хаваите, който е подходящ за издирването, и те се надяват и други астрономи да се включат в лова.

Убиването на Плутон беше забавно, но това е главата и раменете над всичко останало.

Майк Браун, Калтех

Батигин и Браун публикуваха резултата днес в The Astronomical Journal . Алесандро Морбидели, планетарен динамик в Обсерваторията в Ница във Франция, направи партньорската проверка за документа. В изявление той казва, че Батигин и Браун са направили „много солиден аргумент“ и че е „доста убеден в съществуването на далечна планета“.

Завоюването на нова девета планета е иронична роля за Браун; той е по-известен като планета убиец. Откриването му през 2005 г. на Ерис, отдалечен леден свят, почти същите размери като Плутон, разкри, че това, което се разглежда като най-външната планета, е само един от много светове в пояса на Койпер. Астрономите незабавно прекласифицират Плутон като планета джудже - сага Браун разказа в книгата си „ Как убих Плутон“ .

Сега той се присъедини към вековното търсене на нови планети. Неговият метод - извеждайки съществуването на Планета X от нейните призрачни гравитационни ефекти - има уважаван опит. През 1846 г., например, френският математик Урбейн Льо Верие предсказва съществуването на гигантска планета от нередности в орбитата на Уран. Астрономите в Берлинската обсерватория откриха новата планета Нептун, където трябваше да бъде, предизвиквайки медийна сензация.

Останалите хълцания в орбитата на Уран накараха учените да мислят, че все още може да има още една планета и през 1906 г. Пърсивал Лоуъл, богат магнат, започна търсенето на това, което нарече „Планета X“ в новата си обсерватория в Флагстаф, Аризона. През 1930 г. Плутон се появи - но той беше твърде малък, за да може да влачи значимо Уран. Повече от половин век по-късно нови изчисления, базирани на измервания от космическия кораб Voyager, разкриха, че орбитите на Уран и Нептун са били добре сами по себе си: не е необходима никаква планета X.

И все пак примамването на Планета X продължава. През 80-те години на миналия век, например, изследователите предполагат, че невидима кафява звезда-джудже може да причини периодични изчезвания на Земята, като задейства фузилади на комети. През 90-те учените се позоваха на планетата с размер Юпитер в края на Слънчевата система, за да обяснят произхода на някои нечетни комети. Само миналия месец изследователите твърдят, че са открили слабото микровълново сияние на огромна скалиста планета на около 300 AU, използвайки масив от телескопски чинии в Чили, наречен Atacama Large Millimeter Array (ALMA). (Браун беше един от многото скептици, отбелязвайки, че тясното зрително поле на ALMA направи шансовете да намери такъв обект изчезващо тънък.)

Браун получи първото си дублиране от сегашната си кариера през 2003 г., когато той ръководеше екип, който откри Седна, обект малко по-малък от Ерис и Плутон. Странната, далечна орбита на Седна го направи най-далечният известен обект в Слънчевата система по онова време. Нейният перихелион или най-близката точка към слънцето лежи на 76 AU, извън пояса на Койпер и далеч извън влиянието на гравитацията на Нептун. Импликацията беше ясна: Нещо огромно, далеч отвъд Нептун, сигурно е изтеглило Седна в далечната й орбита.

(DATA) JPL; BATYGIN И BROWN / CALTECH; (ДИАГРАМА) А. КУАДРА / НАУКА

Че нещо не трябваше да е планета. Гравитационният натиск на Седна можеше да дойде от минаваща звезда или от някой от многото звездни разсадници, които заобикаляха зараждащото се слънце в момента на формирането на Слънчевата система.

Оттогава шепа други ледени обекти се появиха в подобни орбити. Комбинирайки Седна с още пет странности, Браун казва, че е изключил звездите като невижданото влияние: Само една планета би могла да обясни подобни странни орбити. От трите му основни открития - Ерис, Седна и сега, потенциално, Планета Х - Браун казва, че последното е най-сензационното. „Убиването на Плутон беше забавно. Намирането на Седна беше научно интересно ”, казва той. „Но този, това е глава и рамене над всичко останало

Браун и Батигин бяха почти пребити до удара. Години наред Седна беше самотна представа за смущения отвъд Нептун. След това през 2014 г. Скот Шеппард и Чад Трухильо (бивш абитуриент на Brown s) публикуват книга, описваща откриването на VP113, друг обект, който никога не се приближава до слънцето. Шеппард от Института за наука Карнеги във Вашингтон, Окръг Колумбия, и Трухильо от Обсерваторията Близнаци на Хаваите, бяха добре запознати с последствията. Те започнаха да изследват орбитите на двата обекта заедно с още 10 странни топки. Те забелязали, че в перихелион всички се приближават много близо до равнината на Слънчевата система, в която Земята орбитира, наречена еклиптика. В статия Шеппард и Трухило посочиха особеното струпване и повдигнаха възможността далечна голяма планета да е хвърлила предметите в близост до еклиптиката. Но те не натиснаха резултата повече.

По-късно същата година в Caltech, Batygin и Brown започнаха да обсъждат резултатите. Начертавайки орбитите на отдалечените обекти, Батигин казва, те разбрали, че моделът, който Шеппард и Трухило забелязали, бил само половината от историята. Не само били предметите в близост до еклиптиката в перихелия, но и тяхната перихелия била физически струпвани в пространството (виж диаграмата по-горе).

За следващата година дуетът тайно обсъждаше модела и какво означава. Това беше лесна връзка и уменията им се допълваха. Батигин, 29-годишен компютърен моделар на деца, отиде в колеж в UC Santa Cruz за плажа и възможността да свири в рок група. Но той направи своя знак там, като моделира съдбата на Слънчевата система за милиарди години, като показа, че в редки случаи тя е нестабилна: Меркурий може да се потопи в слънцето или да се сблъска с Венера. Това беше невероятно постижение за студент, казва Laughlin, който по това време работи с него.

Браун, 50-годишен, е наблюдателният астроном с усет за драматични открития и увереността да съвпадат. Той носи къси панталони и сандали, поставя краката си на бюрото и има духа, който прикрива интензивността и амбицията. Той има програма, готова за отсяване на данни за планета X от главен телескоп в момента, в който те станат публично достъпни по-късно тази година.

Офисите им са на няколко врати една от друга. Моят диван е по-хубав, затова сме склонни да говорим повече в моя офис, казва Батигин. Склонни сме да разгледаме повече данни в Mike s. Те дори станаха приятели на упражненията и обсъдиха идеите си, докато чакаха да се качат във водата в триатлон в Лос Анджелис, Калифорния, през пролетта на 2015 г.,

Първо, те познаха дузината обекти, проучени от Шеппард и Трухильо до шестте най-далечни, разкрити от шест различни проучвания на шест различни телескопа. Това направи по-малка вероятността струпването да се дължи на пристрастия на наблюдение, като насочване на телескоп към определена част от небето.

Батигин започна да засява своите модели на слънчевата система с планета X с различни размери и орбити, за да види коя версия най-добре обяснява обектите пътеки. Някои от тиражите на компютъра отнеха месеци. Подобен размер за планета X се появи между пет и 15 земни маси, както и предпочитана орбита: противопоставена в пространството от шестте малки обекта, така че перихелионът му да е в същата посока като шестте обекта афелион, или най-отдалечената точка от слънцето. Орбитите на шестте пресичат тази на Планета X, но не и когато големият побойник е наблизо и би могъл да ги наруши. Окончателното епифания дойде преди 2 месеца, когато симулациите на Batygin s показаха, че Планета X също трябва да извайва орбитите на обекти, които преминават в Слънчевата система отгоре и отдолу, почти ортогонално до еклиптиката. Той разпали този спомен, казва Браун. Бях виждал тези обекти и преди. Оказва се, че от 2002 г. насам са открити пет от тези силно наклонени предмети на колана на Койпер и произходът им е до голяма степен необяснен. Не само те са там, но те са точно на местата, които предвидихме, казва Браун. Точно тогава разбрах, че това не е просто интересна и добра идея - това всъщност е реално. “

Шеппард, който заедно с Трухильо също подозираше невидима планета, казва, че Батигин и Браун „изведеха резултата ни на следващото ниво. … Те навлязоха дълбоко в динамиката, нещо, с което Чад и аз не сме много добри. Ето защо мисля, че това е вълнуващо. "

Други, като планетаря Дейв Джиит, който откри пояса на Койпер, са по-предпазливи. 0, 007% шансът, че групирането на шестте обекта е съвпадащо, дава на планетата претенция за статистическа значимост от 3, 8 сигма - над прага от 3 сигма, който обикновено се изисква да бъде взет на сериозно, но с изключение на 5 сигма, който понякога се използва в полета като физика на частиците. Това тревожи Дживит, който е видял изобилие от резултати от 3-сигма преди. С намаляване на дузината обекти, разгледани от Шеппард и Трухильо до шест за техния анализ, Батигин и Браун отслабиха претенциите си, казва той. „Притеснявам се, че намирането на един нов обект, който не е в групата, ще унищожи цялата сграда“, казва Джуит, който е в UC Los Angeles. „Това е игра на пръчки само с шест пръчки.“

ИЗОБРАЖЕНИЯ: WIKIMEDIA COMMONS; НАСА / JPL-Caltech; А. КУАДРА / НАУКА; НАСА / JHUAPL / SWRI; (ДИАГРАМА) А. КУАДРА / НАУКА

Отначало един друг потенциален проблем идва от Widefield Infrared Survey Explorer (WISE) на НАСА, спътник, който завърши проучване по цялото небе в търсене на топлината на кафявите джуджета или гигантски планети. Това изключи съществуването на планета Сатурн или по-голяма до 10 000 AU, според проучване от 2013 г. на Кевин Луман, астроном от Държавния университет в Пенсилвания, Университетския парк. Но Луман отбелязва, че ако Планета X е с размер на Нептун или по-малка, както казват Батигин и Браун, WISE би я пропуснала. Той казва, че има малък шанс за откриване в друг набор данни от WISE при по-големи дължини на вълната - чувствителни към по-студено лъчение - които са събрани за 20% от небето. Луман сега анализира тези данни.

Дори ако Батигин и Браун могат да убедят други астрономи, че Планета X съществува, те са изправени пред друго предизвикателство: да обяснят как се е озовало досега от слънцето. На такива разстояния протопланетарният диск от прах и газ вероятно е бил твърде тънък, за да подхранва растежа на планетата. И дори планетата X да се укрепи като планетимална, тя щеше да се движи твърде бавно в своята обширна, мързелива орбита, за да набере достатъчно материал, за да се превърне в гигант.

Вместо това Батигин и Браун предлагат Планета X да се формира много по-близо до слънцето, заедно с Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Компютърните модели показват, че ранната Слънчева система е била бурна билярдна маса, с десетки или дори стотици планетарни строителни блокове с размерите на Земята, подскачащи наоколо. Друга ембрионална гигантска планета лесно би могла да се образува там, само за да бъде задвижена навън чрез гравитационен удар от друг газов гигант.

По-трудно е да се обясни защо Планета X или не се върна наоколо до мястото, където е стартирала, или е оставила Слънчевата система изцяло. Но Батигин казва, че остатъчният газ в протопланетарния диск може да е направил достатъчно влачене, за да забави планетата, достатъчно, за да се установи в далечна орбита и да остане в Слънчевата система. Това би могло да се случи, ако изхвърлянето се извърши, когато Слънчевата система беше на възраст между 3 милиона и 10 милиона години, казва той, преди целият газ в диска да се изгуби в космоса.

Хал Левисън, планетарен динамик от Югозападния изследователски институт в Боулдър, Колорадо, е съгласен, че нещо трябва да създаде орбиталното изравняване, което Батигин и Браун са открили. Но той казва, че историята на произхода, която са разработили за Планета X, и техните специални пледоарии за забавяне на газовото изтласкване добавят към a събитие с ниска вероятност. Други изследователи са по-позитивни. Предложеният сценарий е правдоподобен, казва Лафлин. Обикновено такива неща са погрешни, но I m наистина се вълнувам от това, казва той. It s по-добре от монета, обърнат.

Всичко това означава, че Планета X ще остане в крайниците, докато действително не бъде намерена.

Астрономите имат няколко добри идеи за това къде да търсят, но забелязването на новата планета няма да бъде лесно. Тъй като обектите в силно елиптични орбити се движат най-бързо, когато са близо до слънцето, Планета X прекарва много малко време при 200 AU. И ако беше там в момента, казва Браун, щеше да е толкова ярко, че астрономите вероятно биха го забелязали вече.

Вместо това Планета X вероятно ще прекара голяма част от времето си близо до афелия, бавно тръсвайки по дължина на разстояния между 600 и 1200 AU. Повечето телескопи, способни да виждат неясен предмет на такива разстояния, като космическият телескоп Хъбъл или 10-метровите телескопи Keck в Хавай, имат изключително малки зрителни полета. Би било като да потърсиш игла в сено, като надникнеш през сламка за пиене.

Един телескоп може да помогне: Subaru, 8-метров телескоп на Хаваите, който е собственост на Япония. Има достатъчно пространство за събиране на светлина, за да открие такъв слаб обект, съчетан с огромно зрително поле 75 пъти по-голямо от това на телескоп Кек. Това позволява на астрономите да сканират големи откоси на небето всяка вечер. Батигин и Браун използват Subaru, за да търсят планетата X и те координират усилията си с предишните си конкуренти, Sheppard и Trujillo, които също са се присъединили към лова с Subaru. Браун казва, че ще отнеме около 5 години на двата екипа, за да претърсят по-голямата част от района, където Планета X може да дебне.

8-метровият телескоп Subaru на върха Mauna Kea в Хавай има голямо зрително поле, което му позволява да търси ефективно Планета X.

8-метровият телескоп Subaru на върха Mauna Kea в Хавай има голямо зрително поле, което му позволява да търси ефективно Планета X.

Телескоп Subaru, NAOJ

Ако търсенето приключи, как трябва да се нарече новият член на семейството sun s? Браун казва, че е твърде рано да се тревожи за това и скрупульозно избягва да предлага предложения. Засега той и Батигин го наричат ​​„Планета девет“ (а през изминалата година неофициално „Planet Phattie 1990s жаргон за cool ). Браун отбелязва, че нито Уран, нито Нептун, две планети, открити в съвременните времена, са наречени от техните откриватели и той смята, че това вероятно е добро нещо. Той е по-голям от всеки един човек, той казва: It е нещо като намиране на нов континент на Земята.

Сигурен е обаче, че планетата X unlike Плутон заслужава да бъде наречена планета. Нещо с размерите на Нептун в Слънчевата система? Don t дори питам. Никой не би спорил на този, дори и на мен.