Плюс-минус один

Как Плутон выкинули из планет и на что похож его «сменщик»

Девятую планету в Солнечной системе ищут уже давно и даже иногда находят. Иллюстрация: cigdem/Shutterstock

Еще несколько лет назад девятой планетой Солнечной системы считался Плутон, открытый 18 февраля 1930 года американским астрономом Клайдом Томбо. Однако Плутон недолго продержался в этом высоком статусе, а поиски загадочной девятой планеты продолжаются по сей день.

В начале XX века американский астроном Персиваль Лоуэлл предположил, что за орбитой Нептуна находится еще одна планета. С Земли планету не видно, однако из-за ее притяжения орбиты Урана и Нептуна отличаются от расчетных. Примерно за полвека до этого точно так же был обнаружен сам Нептун: притяжение какого-то небесного тела явно влияло на орбиту Урана, ученые рассчитали, где оно предположительно находится, и благополучно открыли новую планету.

Однако этот метод работает не всегда. Скажем, французский математик Леверье, который рассчитал положение Нептуна, также полагал, что между Солнцем и Меркурием находится еще одна планета — его коллеги даже назвали ее Вулканом. Предсказание Леверье основывалось на смещении орбиты Меркурия. Однако когда Эйнштейн разработал теорию относительности, оказалось, что особенности меркурианской орбиты можно объяснить и без дополнительной планеты.

Изображение Плутона, скомбинированное из снимков New Horizons. Иллюстрация: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute


Но в XIX веке после триумфального открытия Нептуна идея, что за ним может обнаружиться еще одна планета, казалась очень логичной. И действительно, Клайду Томбо удалось обнаружить необходимую планету — ее назвали Плутоном. Такое имя не нарушало традицию называть планеты в честь древних богов (Плутон — древнеримский вариант имени греческого бога подземного царства Аида) и заодно содержало инициалы предсказавшего существование планеты Лоуэлла.

Почему этого не сделали до него? На первый взгляд кажется, что планеты искать очень просто. Нужно всего лишь посмотреть в телескоп в рассчитанном направлении и сделать снимок ночного неба, а через несколько дней — еще один. Если одна из ярких точек на небе за это время сдвинется, значит, она находится к нам достаточно близко, чтобы подходить на роль планеты. Вроде бы все понятно, но теперь представим, что мы в начале XX века, цифровых камер еще не изобрели, так что мы фотографируем все на фотопластинки со множеством мелких дефектов, а точка, которую нам нужно отыскать, очень маленькая. Есть предположения, что Плутон проявлялся на снимках астрономов и до Томбо, просто они не смогли разглядеть и опознать его.

Снимки, на которых Клайд Томбо обнаружил Плутон. Фото: Wikipedia


Несолидная планета

Как известно теперь, после того как космический аппарат New Horizons посетил Плутон, диаметр «бывшей» девятой планеты на тысячу километров меньше диаметра Луны. Быть меньше Луны как-то несолидно для планеты, особенно учитывая, что ее притяжение влияет на орбиты гигантов Урана и Нептуна. Но расчеты показывали, что за Нептуном определенно есть крупное небесное тело, а других подходящих кандидатов не было. Чтобы как-то объяснить нестыковку с размерами, ученые выдвигали разные гипотезы. Одна из самых экзотических утверждала, что Плутон представляет собой урановое ядро, окруженное океаном жидкого кислорода. Предполагалось, что жидкий кислород прозрачен и работает как линза, уменьшающая видимый размер планеты.

Но размер — не единственная проблема с Плутоном. У него вытянутая орбита — не такая, как у остальных планет, к тому же плоскость, в которой орбита лежит, отклоняется от плоскости, в которой движутся все остальные планеты. Да и вообще, без Плутона Солнечная система выглядела куда более упорядоченной: Солнце, затем четыре планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), затем пояс астероидов и еще четыре газовых гиганта (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

Плутон же явно выбивался из общего ряда. Это заставило ученых предположить, что на самом деле за орбитой Нептуна есть целая область, «населенная» малыми небесными телами, схожими с Плутоном. В конце 1980-х годов астрономы стали искать там другие объекты. Первый крупная находка в поясе Койпера, как назвали эту область, была сделана в 1992 году, а в последующие 10 лет там нашли сотни небесных тел. В 2002 году уже было понятно, что Плутон — всего лишь один из объектов пояса Койпера, но на тот момент он был самым большим из них и по-прежнему именовался планетой.

В 2005 году американский астроном Майк Браун обнаружил в поясе Койпера еще одно небесное тело размером с Плутон, которое назвали Эридой. Они были настолько близки по размеру, что выяснить, кто больше, удалось лишь благодаря наблюдениям New Horizons. Разница составила 44 километра с погрешностью в 12 километров.

Снимок Эриды, сделанный телескопом «Хаббл». Фото: NASA, ESA, and M. Brown


Слишком много планет

И тут встал вопрос, который до этого астрономам удавалось обходить. Если Плутон — планета, то, значит, и Эрида тоже? А если небесное тело чуть поменьше Плутона, его надо считать планетой? Если да, то Солнечная система может пополниться еще десятком. В итоге в 2005—2006 годах Международному астрономическому конгрессу пришлось выработать и утвердить формальное определение планеты. Планетой с тех пор считается небесное тело, обращающееся вокруг Солнца, достаточно большое, чтобы принять круглую форму под действием собственной гравитации. Кроме того, рядом с его орбитой не должно быть других небесных тел сопоставимого размера, кроме его собственных спутников. Плутон под это определение не попал, став карликовой планетой.

Может показаться, что на этом вопрос о существовании девятой планеты в Солнечной системе был закрыт. Вместо одной большой планеты ученые нашли много мелких, что, в конце концов, тоже неплохо. Однако в начале 2016 года Майк Браун и его коллега Константин Батыгин доказали, что особенности орбит шести объектов пояса Койпера недвусмысленно намекают: девятая планета в Солнечной системе все-таки есть.

Далекий гигант

По расчетам ученых, это действительно крупное небесное тело: его масса примерно в 10 раз больше земной. Исследователи предполагают, что на раннем этапе формирования Солнечной системы планета была выброшена на ее окраину. Теперь она обращается вокруг Солнца по крайне вытянутой орбите: даже в самой близкой к звезде точке она в семь раз дальше от звезды, чем Нептун, а год на планете длится 15 тысяч лет. В настоящее время небесное тело предположительно находится примерно в тысяче астрономических единиц (астрономическая единица — это среднее расстояние от Земли до Солнца, и оно составляет около 149 миллионов километров) от звезды.

«Мы думаем, что она может оказаться газовым гигантом, таким как Нептун», — рассказал Браун «Чердаку». Но «перерисовывать» карту Солнечной системы не придется: по словам Брауна, за орбитой новой планеты вполне могут обнаружиться еще планеты, так что пока нет смысла торопиться с переписыванием.

Сами астрономы и их коллеги находят доказательства в пользу существования планеты весьма убедительными, однако говорить о ее открытии пока нельзя — для того чтобы вновь «расширить» Солнечную систему, планету нужно не просто вычислить, а увидеть в телескоп. У астрономов есть надежда, что это удастся сделать при помощи телескопа Subaru на Гавайях, поскольку он обладает возможностью делать снимки с довольно большим полем зрения. «Через несколько недель мы собираемся на телескоп Subaru и будем работать на нем до тех пор, пока не найдем планету», — рассказал Браун.

Если же и Subaru ничего не увидит, то придется ждать окончания строительства широкоугольного обзорного телескопа LSST в Чили, который предположительно начнет работать в 2020 году. Так что, возможно, в скором времени Солнечная система все-таки пополнится еще одной планетой. Кроме того, внимательно «разглядывая» пояс Койпера, мы, скорее всего, обнаружим новые сюрпризы, уверен Браун. «Вполне возможно, что за девятой планетой обнаружатся и другие», — предрекает ученый.
Теги:

Читать еще на Чердаке: