Тайните на Планетата Х

Учените продължават да търсят тайнствената девета планета в Слънчевата система, която трябва да е някъде далече зад Нептун, но умело се крие от астрономите.

Двама астрофизици от Пасадена в Калифорния развълнуваха научната общественост със своята статия с доказателства за съществуването на Планетата Х.

Те посочили област на небето, където най-вероятно се намира тайнственият свят. Lenta.ru разказва за новото изследване, призвано да помогне в поставянето на точка в тези търсения.

След откриването на Седна станало ясно, че в далечните покрайнини на Слънчевата система съществува обект, влияещ на орбитата на малките тела от пояса на Кайпер. Отдалечена на 76 астрономически единици от Слънцето, Седна била гарантирано защитена от въздействието на известните планети. С откриването на другите транснептунови тела – като 2010 GB17 и 2012 VP113, се появили допълнителни свидетелства, че нещо влияе върху траекторията им.

Двама астрофизици – Константин Батигин и Майкъл Браун . установили, че орбитите на всички добре известни обекти от пояса на Кайпер зад орбитата на Нептун и с отдалеченост от Слънцето на повече от 230 астрономически единици (а.е.) са подобни. Вероятността от случайно съвпадение на орбитите не превишава 0,007 процента.

При това орбитите на шестте обекта, намиращи се на по-голямо разстояние от Слънцето, отколкото другите транснептунови небесни тела, притежават толкова сходни характеристики, че това е възможно да се обясни само с наличието на неоткрит досега обект – девета планета в Слънчевата система.

Тази планета трябва да е достатъчно масивна и отдалечена от Слънцето, за да влияе на Седна и другите транснептунови обекти в тази област от пространството, където другите известни планети не „достигат“ със своето гравитационно поле.

Математическият модел, създаден от учените, също предсказал наличието на малки тела с орбити, перпендикулярни към плоскостта на останалата част от Слънчевата система. Оказало се, че на това условие отговарят Кентаврите – група астероиди между орбитите на Юпитер и Нептун. Траекторията на тяхното движение по-рано била загадка за астрономите.

Caltech/R. Hurt (IPAC)

В своята статия, достъпна на сайта arXiv.org, Батигин и Браун разгледали няколко базови орбитални параметъра на транснептуновите обекти. Първият е аргументът за перицентъра, ъгъл между линията, съединяваща Слънцето и най-близката до него точка от орбитата (перихелий) на тялото, и посоката на възходящия възел – точката на пресичането на небесния екватор от обекта.

Вторият е дължината на възходящия възел, ъгълът между посоката на възходящия възел и точката на пролетното равноденствие, в която Слънцето пресича небесният екватор. Третият е ъгълът между плоскостта на орбитата и еклиптиката (наклон).

Точките на перихелия и полюсите на шестте транснептунови обекта се групират така, че вероятността от влиянието на гигантска планета върху тях е 99,993 процента. При 13 обекта, отдалечени на разстояние от 100 до 200 астрономически единици, подобни характеристики и вероятност от случайно съвпадение са по-малко от 5%.

Всички данни сочат на определена конфигурация на орбитата и масата на деветата планета. За да определят тези характеристики, астрономите моделирали еволюцията на Слънчевата система на ранните етапи от развитие, като включили в математическата симулация 400 планетезимали – зародиши на небесни тела, образувани от праха на протопланетния диск.

Планетезималите в модела били отдалечени от Слънцето на максимално разстояние от 150–500 а.е., а техният перихелий се намирал на 30–50 а.е. Учените разгледали времеви период от четири милиарда години и наблюдавали поведението на зародишите в условията на гравитационното влияние на известните планети, а също на Планетата Х.

В симулацията астрономите подбирали различни орбитални параметри на деветата планета, като я поставяли на разстояние от 200 до 1000 а.е. и променяли ексцентрицитета на орбитата в пределите на 0,1–0,9. Разглеждали се три варианта на масата на планетата – 0,1, 1 и 10 земни маси. В резултат се получили 192 различни модела.

Оказало се, че много малко от симулациите дават нулева вероятност, но само ограничен брой симулации, в които Планетата Х има маса една или десет земни, в по-голяма степен съответствали на наблюдаваните данни. Ако тайнственият свят е сравним по маса с нашата планета, то той трябва да е отдалечен на 200 а.е. с перихелий 60 а.е. Ексцентрицитетът на орбитата при това е равен на 0,7 – тоест панетата се движи по силно разтеглена траектория. Но учените отхвърлили този вариант, тъй като в него би имало ущърб за стабилността на пояса на Кайпер, невключен в симулацията.

Ако в симулациите Планетата Х е десет пъти по-масивна от Земята, то се получават по-приемливи резултати. Всички те принадлежат на пространство с форма на триъгълник, ограничено от точки със следните параметри: 300 а.е. и ексцентрицитет 0,5; 300 а.е. и 0,1; 900 а.е. и 0,8. Възможността за още по-голяма маса на деветата планета не е разглеждана, затова авторите подчертават, че са необходими още изследвания.

Да изясняване на другите орбитални параметри, като перихелия и наклона на орбитата, била приложена друга, триизмерна симулация. Учените взели конкретни стойности на разстоянието и ексцентрицитета, намиращи се в пределите на приемлив диапазон –700 и 0,6 съответно – и разгледали как всевъзможните променливи влияят на орбиталните елементи на транснептуновите обекти. Установено било, че наклонът на орбитата на деветата планета спрямо еклиптиката е между 22 и 40 градуса. При средни стойности на този ъгъл перихелият се намира в диапазона 120-160 градуса.

Астрономите смятат, че както и много гигантски екзопланети, деветата планета в Слънчевата система е газов гигант. По-рано беше установено, че по масата на такива небесни тела може да се изчисли техният радиус, тъй като съществува статистическо съотношение между тези характеристики, равно на 0,34.

Оттук може да се изведе примерен радиус на Планетата Х – от два до девет земни радиуса. Планетата по-скоро се явява леден гигант, подобен на Нептун или Уран, със сходен състав на атмосферата и албедо, равно на 0,3. Звездната величина на обекта вероятно е лизка до 22 (звездната величина на Плутон е 15,1).

• Нови доказателства за съществуването на Планетата Х
• „Нови хоризонти“ ще търси Планетата Х
• Затегнаха примката около Планетата Х

И накрая в своето изследване учените си задали въпроса, какви астрономически служби могат да открият желаната планета. Един от тези инструменти са наземните телескопи, участващи в програмата Catalina real time transient survey (CRTS). Те са способни да намерят деветата планета на значителна част от нейната орбита при определени стойности на радиуса и разстояние от Слънцето.

Друга система са телескопите за панорамен обзор и бързо реагиране Pan-STARRS 1 Survey, които могат да фиксират планетата при нейното преминаване през перихелия.

Най-многообещаващ инструмент изглежда 8,2-метровият Subaru Telescope на Японската национална космическа обсерватория. От края на 205 година той провежда наблюдение на региона от небето, в който е разположена голяма част от предсказаната орбита на Планетата Х.