На лов за Деветата планета. Хайката се води от "убиеца" на Плутон Майкъл Браун

Хайката на астрономите се води от “убиеца” на Плутон Майкъл Браун.

“Ама планетите са си девет, деветата е Плутон, открита е през 1930 г. от Клайд Томбах и наскоро имаше земен посетител, който й направи прекрасни снимки отблизо – едва от 12 500 км разстояние!” Това би казал някой, който помни уроците си по астрономия отпреди 2006 г.

Нямаме си вече девета планета. Как и защо я “загубихме”? Проблемите на Плутон започнаха след 1992 г., когато един след друг се откриваха обекти от Пояса на Куйпер. Те са зад орбитата на Нептун, отдалечени на над 30 астрономически единици (а.е.) от Слънцето. 1 а.е. е радиусът на земната орбита, или разстоянието от Земята до Слънцето - 150 милиона км. Наричат ги още транснептунови обекти (ТНО) и Плутон е един от тях.

Търсени дълго и преди 1992 г., но неуспешно, тяхното съществуване се предпоставя от процесите, които са създали и формирали Слънчевата система преди 4,6 млрд. г. Започнаха да ги откриват, след като “зрението” на телескопите се подобри и след като CCD матриците замениха фотографските плаки. (CCD технологиите, първоначално разработвани за астрономическите инструменти, поевтиняха и бяха пренесени във фотоапаратите, а днес са част от всеки телефон.)

Досега са изследвани 379 такива тела, но са известни още над 2000, които тепърва ще се каталогизират. Откритията накараха Международния астрономически съюз да преразгледа дефиницията си какво е планета и като следствие през 2006 г. Плутон бе “понижен” в клас “планета джудже”. Така Слънчевата система остана с 8 известни планети.

Получиха се и неочаквани открития. На 14 ноември 2003 г. в полето на 160-мегапикселовата CCD матрица на един от най-малките телескопи в Паломарската обсерватория в Калифорния попада обект със странна орбита: перихелий (най-близка до Слънцето точка от орбитата) 76 а.е., или 2,5 пъти по-далече от Нептун; афелий (най-далечната точка) - цели 936 а.е., т.е. 31 пъти орбитата на Нептун! Температурата на повърхността на такова отстояние от Слънцето е много ниска – минус 262 градуса.

Обектът получи името Седна – на инуитската богиня на морето, която обитава дъното на Северния ледовит океан. За да направи една обиколка около Слънцето, на Седна са й нужни 11 400 години! Наблюдавана е, защото сега се е случила близо до перихелия си. Предишният път, когато Седна е била толкова близо, е много преди началото на човешката цивилизация. Размерът й е наполовина от този на Плутон, така че и тя е планета джудже.

След Седна за 10 години бяха открити още няколко обекта, наричани далечни или екстремални ТНО. Все още няма обяснение за техния произход и какъв процес ги е запратил на тези далечни орбити с висок ексцентрицитет (т.е. силно изтеглени). Наричат ги обекти от вътрешния (близък) Облак на Оорт - родно място на кометите с кратки периоди на завъртане около Слънцето.

През 2014 г. Чад Трухило и Скот Шепард съобщават за поредното джудже в сп. “Нейчър”. Но те отбелязват нещо необичайно. Всичките далечни ТНО имат перихелии все от едната страна на Слънцето. За част от тях това е илюстрирано на показаната фигура. Такова разположение на орбитите е много малко вероятно, ако нещо не ги балансира гравитационно. Така Трухило и Шепард излагат хипотеза, макар и не в съвсем явна форма, че има още неоткрита планета и тя е причината за тази небесна аранжировка.

През януари 2016 г. Константин Батигин и Майкъл Браун след много подробен анализ показват, че обектите не само имат близки точки на перихелий, но са и клъстерирани (групирани) в пространството. Двамата изключват системна грешка при телескопите или методите, с които обектите са открити. Шансът такова разпределение на орбити да е случайно е оценен от тях на под 0,007%. Ето защо, казват Батигин и Браун, много вероятно е да съществува планета, която ги балансира.

Масата на тази планета според изчисленията им е 5-10 пъти по-голяма от земната (т.е. това е истинска планета), а орбитата й е очертана с пунктираната линия на графиката. Радиусът на тази орбита е 20 пъти по-голям от този на Нептун. Времето, за което обикаля около Слънцето, е между 10 000 и 20 хиляди години.

Но защо това е една голяма планета, а не много планети джуджета? Ако бяха джуджета, щяха да следват много специални орбити и някои от тях щяха вече да са открити. А и сметките показват, че без голяма планета орбитите на далечните ТНО ще се рандомизират, т.е. ще се разпределят много по-равномерно за някакви си 100 милиона години.

В миналото са правени много спекулации за тайнствена планета Х, често от некомпетентни хора. Хипотезата на Батигин и Браун обаче има широк отзвук, защото те са първокласни астрофизици. Особено Браун. Той е откривателят на повечето ТНО, включително на най-големия от тях Ирис и на Седна. Ирис има с 27% по-голяма маса от Плутон, но е с по-малък диаметър.

Браун е наричан “убиецът на Плутон”, защото именно по негово предложение Плутон бе разжалван като планета.

Батигин е много по-млад. Роден е в Москва и също като Браун работи в Калифорнийския технологически институт (КалТех). Навремето в началните курсове учехме по съветския “Сборник задачи по физика” от Батигин и Типтигин – последният може да е дядо на Константин.

След януари 2016 г. освен групирането на орбитите на далечните ТНО са наблюдавани или установени доста други “улики” за влиянието на Деветата. Голямото разстояние на перихелиите до Слънцето – доста повече от 30 а.е., означава, че нещо “издърпва” тези ТНО от влиянието на осмата планета Нептун.

Орбитите им лежат приблизително в една равнина, която сключва значителен (над 10 градуса) ъгъл (наричан инклинация) с равнината на орбитите на планетите (тя се нарича еклиптика). Това е така и за по-близките ТНО обекти от пояса на Куйпер, но при по-малка инклинация. Теоретично е възможно Деветата гравитационно да повлияе така на някои от далечните ТНО, че те да застанат почти перпендикулярно на еклиптиката. В полза на тази прогноза са намерени 6 обекта с инклинация над 68 градуса.

И накрая, еклиптиката има 6-градусов наклон спрямо оста на въртене на Слънцето. Батигин и Браун заедно с докторантката от “КалТех” Елизабет Бейли наскоро показаха, че този досега необяснен факт вероятно се дължи на разклащане на всички планети, също и Земята, причинено от огромния орбитален момент на Деветата.

Как толкова голяма планета може да се върти толкова далече от Слънцето? Количеството материя на това разстояние в началния протопланетарен диск, от който са се образували всички планети, не е стигало за формиране на голяма планета. Но достатъчно материя не е имало и на разстоянията, на които днес се намират Сатурн, Уран и Нептун. Всички те са се образували на орбити, малко по-далечни от днешната на Юпитер, после са мигрирали навън до сегашните си орбити. Юпитер пък мигрирал малко навътре, но за наш късмет е спрял, преди да помете Марс и Земята. Деветата планета се е образувала горе-долу на същото място. Но вместо да се “интегрира”, е гравитационно “разсеяна” към далечния край на Слънчевата система.

Деветата няма име и ще го получи едва когато и ако бъде наблюдавана. Въпреки организирания систематичен “лов” от много обсерватории в света тя се укрива вече две години. Вероятно се намира в далечния сектор на орбитата си, където е слабо видима и за най-мощните телескопи. Планетите не светят със своя, а с отразена от Слънцето светлина. На такива разстояния Слънцето изглежда по-ярка звездичка и светлинката му е нищожна. Но големите планети имат вътрешна температура (като земната магма) и поради това има шанс Деветата да бъде засечена в инфрачервената област.

Планетите и другите обекти в Слънчевата система се идентифицират и по това, че се движат спрямо далечните звезди. Но за далечен обект това движение е едва забележимо. Затова Браун смята, че най-вероятно ще открием планетата, като разпознаем отмествания спрямо положението й в стари архивни снимки. Мнението му даде начало на паралелен лов в базите данни от астрономически наблюдения в миналото. Така любители астрономи видяха своя шанс да търсят в архивните снимки от своите компютри. И през април Асоциацията на любителите, проверявайки около 5 милиона обекта, отдели 4 като възможни кандидати за Деветата. Сега те се следят от професионални астрономи с цел окончателна оценка.

Скептиците за наличие на девета планета се основават на данни от сондата “Касини”. Тя изследва Сатурн и неговите 62 луни в продължение на 13 години и 76 дни и завърши мисията си на 15 септември 2017 г. Благодарение на “Касини” имаме параметрите на орбитата на Сатурн с огромна точност, което позволи да проверим има ли влияние от притеглянето на Деветата. Влияние обаче не бе измерено. Негативният резултат не е окончателна присъда. Ако Деветата сега е в някои участъци от орбитата й, ефектът й е толкова нищожен, че не биха го измерили даже инструментите на “Касини”.

Ами ако Деветата не съществува? Този вариант е дори по-интересен, защото означава, че ТНО са се подредили така специфично по непознат за физиката механизъм. Още никой няма идея какъв би бил той. Алесандро Морбидели от обсерваторията в Ница, един от най-големите специалисти по планетарна динамика, казва: “Аз не виждам друго обяснение освен даденото от Батигин и Браун.”

Правят се и аналогии с историята на друга хипотетична планета, наречена преждевременно Вулкан. Съществуването й на орбита, близка до Слънцето, е предсказано през XIX век. С него се обясняват аномалии в орбитата на Меркурий. Но Вулкан така и не бе открит, а аномалиите бяха обяснени от по-прецизната теория на гравитацията – Общата теория на относителността на Айнщайн.

Не, сега не се очаква такава фундаментална промяна в разбирането ни на природните закони. Но следете астрономическите новини поне докато трае ловът на астрономите - най-прогресивната част от човечеството.