Любая гипотеза, какой бы заманчивой она ни была, должна быть сопоставлена с полным набором данных.
Наша Солнечная система может быть ближайшей к нам частью Вселенной, когда мы смотрим за пределы Земли, но здесь, на нашем собственном заднем дворе, все еще есть много сюрпризов. Потребовались тысячи лет, прежде чем мы поняли, как планеты вращаются вокруг Солнца, и еще сотни лет, прежде чем мы открыли Уран и Нептун. Сегодня у нас есть четыре внутренние скалистые планеты, пояс астероидов и четыре газовых гиганта с их лунами и кольцами.
Но за Нептуном лежат огромные неизвестные. Там гораздо больше, чем просто Плутон, кометы или даже весь пояс Койпера. За последние несколько десятилетий были обнаружены совершенно новые классы объектов, в том числе объекты с загадочными, труднообъяснимыми орбитами. Некоторые ученые утверждают, что эти объекты указывают на «девятую планету», гипотетическую большую планету, находящуюся далеко за пределами того, что мы можем видеть. Но, несмотря на то, что вы, вероятно, читали, большинство ученых не убеждены. Планета Девять может не существовать. Вот почему.
В начале 1990-х годов ученые обнаружили первый объект Солнечной системы за пределами Нептуна, который не был частью системы Плутона. По мере того, как наши телескопы улучшались как по величине (насколько слабо они могут видеть), так и по полю зрения (насколько большую часть неба они могут видеть), стало появляться все больше и больше объектов.
Большинство из них имели орбиты, подобные Плутону: их максимальное приближение к Солнцу приводит их относительно близко к Нептуну. В то время как Нептун находится на расстоянии 30 а.е. (где 1 а.е., астрономическая единица, является средним расстоянием от Земли до Солнца), почти все объекты за пределами Нептуна находятся в пределах 50 а.е. от Солнца. Все они классифицируются как часть пояса Койпера. Дальше находится «скала Койпера», поскольку количество объектов за ней резко падает.
Но мы точно так же обнаружили объекты, не входящие в пояс Койпера. Седна, открытая в 2003 году, стала первым интересным объектом, подпадающим под эту категорию. Ученые Майк Браун, Чад Трухильо и Дэвид Рабинович обнаружили большое тело диаметром около 1000 км. Сейчас известно, что это карликовая планета, но что действительно делало ее невероятно интересной, так это ее орбита. Ближе всего он находится на расстоянии 76 а.е. от Солнца, а в самом дальнем - почти на 1000 а.е.
Для совершения одного оборота вокруг Солнца требуется более 10 000 лет, и Нептун никоим образом не мог быть возмущен. Каким-то образом он получил свою причудливую орбиту другим способом. В статье об открытии авторы выдвинули возможность того, что причиной могла быть еще не обнаруженная планета.
В последующие годы, особенно в 2010-х годах, было обнаружено большое количество этих причудливых объектов Солнечной системы. Под руководством Трухильо и Скотта Шеппарда было обнаружено, что небольшое, но значительное количество этих далеких транснептуновых объектов имеют схожие орбитальные свойства, которые теперь классифицируются как экстремальные ТНО. В то время как у нас могут быть тысячи объектов, которые входят в пояс Койпера, существует более дюжины таких вытянутых орбит, которые никогда не подходят слишком близко к Нептуну.
Именно Трухильо и Шеппард впервые предложили в 2014 году идею о том, что причиной этих орбит может быть большой планетоподобный объект. Из экстремальных TNO, которые были обнаружены в период с 2014 по 2016 год, у них были орбитальные свойства, которые, казалось, были коррелированы. И, возможно, они утверждали, что корреляция может быть связана с тем, что большой массивный объект возмущает их, создавая эти иначе трудно объяснимые орбиты. В 2016 году Константин Батыгин и Майк Браун назвали гипотетический объект Девятой Планетой.
Но это не слэм-данк. Несмотря на то, что Батыгин и Браун проанализировали известные им объекты и определили, что вероятность того, что они будут ориентированы случайным образом, как мы наблюдали, составляет всего 1 из 10 000, существует большой риск того, что этот неполный набор данных указывает на ложный вывод. Объекты, которые нашли Шеппард и Трухильо, были обнаружены с помощью ряда исследований, которые подверглись большому количеству ошибок.
- Они могли видеть только определенную часть неба.
- Они смотрели только на объекты с определенной яркостью.
- Они игнорировали каждый объект, который приближался слишком близко к Нептуну.
- И они смотрели в или вблизи плоскости Солнечной системы.
Другими словами, и это самый важный упущенный из виду факт, исследования, которые предоставляют самые убедительные доказательства существования Девятой Планеты, были преднамеренно недостаточно чувствительны к большому классу объектов, которые могли бы противоречить гипотезе Девятой Планеты..
Но другие опросы делают другие предположения. Они используют разные методы, разные телескопы и получают разное покрытие неба. Набор данных OSSOS (Outer Solar System Origins Survey), например, не игнорировал объекты с перигелиями, приближающими их к Нептуну, и исследовал примерно 0,3-0,4% неба.
Когда они искали объекты, похожие на Седну, они нашли в общей сложности девять. Это может показаться немного, но это больше, чем скудные шесть, которые были известны в 2016 году, когда было придумано прозвище «Планета девять». И когда эти объекты OSSOS с другим набором смещений из других работ были проанализированы на предмет распределения их орбит, они подтвердили полную случайность. Никакой Девятой Планеты вообще не требовалось.
И физически это разумно! Есть четыре основные возможности, которые могли бы объяснить не только Седну, но и множество дополнительных экстремальных ТНО, которые мы с тех пор обнаружили, которые никогда не подходили очень близко ни к одной из крупных планет в нашей Солнечной системе. Они есть:
- Галактические приливы могли нарушить эти орбиты, медленно удлиняя некоторые из них и приближая их к Нептуну в течение сотен миллионов лет.
- Пролеты других звезд или планет-изгоев в нашей галактике, которые проходят вблизи нашей Солнечной системы, возмущают эти объекты и создают эти удлиненные орбиты.
- Большое количество карликовых планет во внешней Солнечной системе, которые присутствовали на ранних стадиях, создавая эти экстремальные ТНО, но с тех пор в значительной степени были выброшены.
- Или это может быть Планета Девять (или даже две планеты, Девять и Десять), скрывающиеся там и выбрасывающие эти экстремальные ТНО на их текущие орбиты.
Как всегда, будет больше данных и данных высшего качества, которые научат нас тому, что верно о нашей Вселенной.
Я поговорил с Мишель Баннистер, одним из руководителей OSSOS, о том, что могло бы разрешить спор о существовании (или несуществовании) Планеты Девять. За исключением прямого обнаружения, все же можно объявить победу или поражение для сценария «Планета Девять» следующим образом:
Прямым доказательством будет обнаружение большего количества транснептуновых объектов в обзорах с хорошо охарактеризованными отклонениями. Цель [Обзора темной энергии] - небо, находящееся далеко от плоскости Солнечной системы. Таким образом, он делает орбиты с большим наклонением в качестве своей специальности. В этом обзоре рассматривалось около 5000 квадратных градусов неба южного полушария. Это хороший, большой район; это далеко от эклиптики; это совсем другой набор орбит, которые он потенциально может найти.
Полное часовое интервью, которое я взял у Мишель, доступно здесь, и я призываю вас слушать и узнавать как можно больше о Солнечной системе за пределами Нептуна.
Если бы у вас была настоящая большая планета за Нептуном, вы бы ожидали большое количество этих объектов с большим наклоном и очень эксцентричными орбитами; количество экстремальных TNO, обнаруженных в ходе таких исследований, как Исследование темной энергии или будущий LSST (который получит 18 000 квадратных градусов, или почти половину неба), должно сказать нам, находится ли Девятая Планета внутри или снаружи.
Всего несколько недель назад сообщалось о новом объекте, который еще больше подкрепляет доводы в пользу Девятой Планеты, но, похоже, это еще один случай «не так быстро». Этот объект был обнаружен с помощью тех же исследований и методов, что и другие объекты, поддерживающие Планету Девять, что означает, что они были подвержены тем же предубеждениям. С другой стороны, опросы с различными предубеждениями вообще не указывают на необходимость Девятой Планеты.
Когда у вас есть только молоток, все выглядит как гвоздь. Если вы смотрите таким образом, что склонны находить объекты, которые поддерживают Девятую Планету, и не находите объекты, которые ее не поддерживают, это не означает, что Девятая Планета существует; это означает, что вам нужны более качественные данные, прежде чем вы сможете понять, что происходит. Нам нужно знать, что происходит не только с Девятой планетой, но и с Солнечной системой за пределами пояса Койпера в целом.
С новыми обзорами, лучшим обзором неба и превосходными данными на подходе, в следующем десятилетии астрономии мы должны не только разгадать тайну того, какие большие миры (если они есть) лежат за пределами Нептуна, но и можем помогают нам понять, как формируются и развиваются солнечные системы в целом. Там есть множество загадочных объектов, находящихся за пределами не только Нептуна, но и за пределами нашей нынешней способности понять. Грядут более глубокие и широкомасштабные исследования, и это одна из загадок, решение которой очарует астрономов, независимо от того, какая идея верна.