Tässä kuussa esitettiin uusia todisteita taivaankappaleen olemassaolosta, jonka Konstantin Batygin ja Michael Brown ennustivat vuonna 2016. "Attic" kertoo lyhyesti viimeisimmistä uutisista tähtitieteilijöiden kilpailusta oikeudesta kirjoittaa heidän nimensä vuosisatojen vanhaan historiaan planeettajärjestelmämme inventaariosta.
"Aurinkokunnassa on kahdeksan planeettaa" - tämä lausunto ei ehkä enää pidä paikkaansa muutamassa vuodessa. Tähtitieteilijät saavat yhä enemmän epäsuoraa näyttöä yhdeksännen planeetan olemassaolosta kaukana Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella.
Hypoteesia toisen planeetan olemassaolosta aurinkokunnassa on esitetty toistuvasti Uranuksen löytämisen jälkeen vuonna 1781. Vuonna 1846 Neptunus löydettiin, ja vuonna 1930 Pluton (planeetan tilassa vuoteen 2006, nykyään kääpiöplaneetta) läsnäolo vahvistettiin, ja molemmat kertaa tutkijat tunnistivat taivaankappaleen vaikutuksesta jo tunnettujen planeettojen kiertoradalle. Kautta myöhempää aikaa etsittiin erilaisia poikkeavuuksia planeettojen ja asteroidien liikkeissä melko aktiivisesti, mutta 1900-luvun loppuun mennessä kiinnostus "X-planeettaan" väheni.
1990-luvulla aurinkokunnan mallia täydennettiin Kuiper-vyöllä, joka oli yhdistetty hajallaan olevaan levyyn Neptunuksen kiertoradan ulkopuolelle. Maanpäälliset planeetat, asteroidihihna, kaasujättiläiset, Kuiper-vyö ja mahdollisesti vielä laajempi ja taipuvainen Oort-pilvi - tässä mallissa, kuten monet alkoivat uskoa, ei ollut paikkaa muille planeetoille.
Sulje ja näkymätön
Amerikkalaiset tähtitieteilijät Konstantin Batygin ja Michael Brown esittivät vuonna 2016 hypoteesin siitä, että Kuiperin hihnan takana on toinen, yhdeksäs planeetta. Heidän oletuksensa perustui useiden erityisen kaukana olevien esineiden kiertorajoihin Kuiper-vyöllä, kuten esimerkiksi Sedna, jotka jostain syystä liikkuvat taivaan poikki samassa tasossa ja yhteen suuntaan. Monien kuukausien mallinnuksen ja tietojen tarkistamisen jälkeen tosiasiallisilla, tähtitieteilijät ovat päätyneet yllättävään johtopäätökseen jopa itselleen: Hyvin kaukana Neptunuksen ulkopuolella on toinen taivaankappale, jonka massa on noin kymmenen maata ja joka ei lähesty aurinkoa lähempänä kuin 280 tähtitieteellistä yksikköä. Ja juuri tämä venyttää ja suoristaa näiden "omituisten" Kuiper-vyökappaleiden kiertoradat.
Kaavio, joka näyttää yhdeksän planeetan kiertoradan (oranssi) ja joidenkin tunnettujen Neptunuksen esineiden (vaaleanpunainen) kiertoradat. Kuva: MagentaGreen / Wikimedia.
Mainosvideo:
Batygin ja Brown totesivat artikkelissaan, että yhdeksännen planeetan löytäminen ei olisi helpoin tehtävä. Suuren etäisyyden vuoksi tähän hypoteettiseen esineeseen tulisi olla niin himmeä, että se voidaan nähdä vain kaukoputken kautta, jonka peilin halkaisija on useita metriä - tämä vastaa kunnollisen observatorion tasoa, joka yleensä on ladattu muihin tehtäviin. Jättiläisen planeetan etsiminen aurinkokunnan laitamilta osoittautuu teknisesti vaikeammaksi kuin eksoplaneettojen havaitseminen monien kymmenien valovuosien päässä Maasta, mutta suorien havaintojen lisäksi tutkijoilla on myös epäsuoria menetelmiä.
Yksi niistä on uusien trans-Neptunian esineiden etsiminen ja niiden kiertoratojen vertaaminen Batygin-Brown-mallin ennusteisiin. Tähtitieteilijät väittävät, että yhdeksännen planeetan painovoimavaikutus ei vain lähetä joitain Kuiper-vyökappaleita pitkällä matkalla Auringon ympäri, vaan johtaa myös epätavallisen suuriin kaltevuuksiin useiden muiden esineiden kiertoradalla. Joskus niin, että ne alkavat pyöriä kohtisuorassa systeemimme muiden planeettojen ekliptikkoon nähden.
Esimerkiksi vuoden 2015 BP519-objekti, nimeltään "Cashew", jota kuvataan kansainvälisen tähtitieteilijäryhmän äskettäin julkaisemassa artikkelissa, sopii vain Batygin-Brown-malliin. Sillä on erittäin korkea kiertoradan kaltevuus, mikä ei kuitenkaan vielä anna meidän sanoa varmasti, että yhdeksäs planeetta todella on olemassa. Tämän löytön kirjoittajat kirjoittavat huolellisesti "epäsuorien todisteiden lisäämisestä uuden planeetan hyväksi", ja Batygin ja Brown esittelivät vähän ennen sitä useita tarkennuksia aiemmin ilmaistuun hypoteesiin: Kuiperin vyön kehitystä koskevien erilaisten skenaarioiden uusi mallintaminen osoitti, että yhdeksännen planeetan vaikutus johtaa monien Neptunuksen sisäisten esineiden esiintymiseen. erittäin pitkänomaisilla kiertoradalla - ja tämä on hyvin sopusoinnussa havaintojen kanssa.
Toinen kaavio yhdeksännen planeetan kiertoradasta (vihreä ympyrä merkitty P9) ja monista Trans-Neptunian esineiden erittäin pitkänomaisista kiertoradaista. Pitkänomainen sininen ympyrä - Cashew kiertoradalla. Jokainen taustalla oleva neliö - 100 tähtitieteellistä yksikköä. Kuva: Tomruen / wikimedia commons.
Konstantin Batyginin mukaan "hiljattain löydetty esine, 2015 BP519, on tarkalleen missä yhdeksännen planeetan teoreettinen malli ennustaa sen". Hän huomautti Atticille antamassaan kommentissa, että "tämä on fantastinen vahvistus kuvalle, jonka odotimme näkevän numeerisen mallinnuksen perusteella", mutta on vielä liian aikaista puhua uuden planeetan lopullisesta löytämisestä. Luettelo todisteista sen olemassaolosta kasvaa kirjaimellisesti silmämme edessä, mutta vain pari valokuvaa, joissa on merkitty liikkuva esine, lopettaa tämän ongelman. Batygin ja Brown ovat jo saaneet havaintoajan Subarun suurella maassa sijaitsevalla kaukoputkella, joka Batyginin mukaan on yksi parhaista välineistä yhdeksännen planeetan löytämiseksi. Lisäksi yritetään käyttää WISE-avaruuskaukoputken kuvia,ja vuodesta 2017 lähtien on toiminut Backyard Worlds: Planet 9 -projekti, jossa jokainen voi yrittää löytää tämän taivaankappaleen kuvista, joten ei välttämättä ole kauan odotettavaa.
Mitä sitten?
Maakaasun jatkuvien törmäysten suhteellisen puuttumisen asteroidien kanssa viimeisten miljardien vuosien aikana voidaan katsoa johtuvan kaasu jättiläisistä. He menevät nykyisille kiertoradallaan "puhdistaneet" planeettamme järjestelmän sektorimme monista pienistä (tähtitieteellisten perusteiden mukaan) roskista. Mutta jos Jupiter tai jopa Neptunus todella vaikutti maapallon ainakin eroon säännöllisistä planeettakatastrofeista, entä kehosta kymmenen kertaa kauempana?
Venäläinen tähtitieteilijä Vladimir Surdin huomautuksessaan Atticille totesi, että jokaisen uuden planeetan löytäminen vaikuttaa käsitykseemme aurinkokunnan kohtalosta, joka on edelleen epämääräinen tähän päivään asti. "Itse asiassa tutkimus on vasta alkamassa", tiedemies sanoi ja lisäsi, että "aurinkojärjestelmän reuna-alueella, pimeässä, Jumala tietää mitä". Ne elimet, jotka täydentävät tähtitieteilijöiden luetteloita satojen joukossa, löytyvät suhteellisen pieneltä etäisyydeltä Auringosta, mutta jopa Kuiperin hihnan takana olevalla jättiläisellä planeetalla on kaikki mahdollisuudet piiloutua tarkkailijoilta hyvin pitkään ja antaa itsensä ulos vain epäsuoran painovoiman avulla.
Ohjelma: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Ulkoisesti yhdeksännen planeetan, mikäli se on olemassa, tulisi olla samanlainen kuin kaksi aurinkoa kauimpana olevaa kaasujättiä. "Maapallon supermaapallon omaava planeetta olisi samanlainen kuin Uranus ja Neptune, mutta jopa kylmempi", Surdin sanoo. Näitä kahta taivaankappaletta kutsutaan joskus "jään jättiläisiksi", koska oletettavasti esiintyi kivinen jään ydintä ilman Jupiterista ja Saturnusta odotettavissa olevaa metallista vetykerrosta. Kuitenkin vain yksi avaruusalus, Voyager 2, on vieraillut Uranuksessa ja Neptunuksessa koko ihmiskunnan historiassa, joten tutkijoilla on vähemmän havainnointitietoja kuin he haluaisivat.
Yhdeksäs planeetta, jopa perihelionilla, ei ole käytännössä saavutettavissa rakettimoottorilla varustetuille tutkimuskoettimille. Matkatoimistot siirtyivät pois auringosta 117 ja 140 AU. - huolimatta siitä, että ne otettiin käyttöön vuonna 1977. Lentävät jopa pisteeseen 200 AU. se vie vähintään puolen vuosisadan tähdestämme, ja tämän ajanjakson pienentäminen kohtuullisiin rajoihin edellyttää selvästi perustavanlaatuisesti uutta tekniikkaa, kuten aurinkopurje. Jopa ydinreaktorin yhdistäminen ionimoottoreihin konfiguraatiossa, joka muistuttaa karkeasti Venäjän megawattiluokan ydinlaitosta, ei mahdollista tavoitteen saavuttamista alle kymmenessä vuodessa. Ja kun planeetta on aphelionissa, tämä aika kasvaa merkittävästi.
Uranus ja Neptune, NASA-kuvat. Kuten voitte nähdä, jään jättiläiset ovat ulkomuodoltaan melko erilaisia: esimerkiksi pieni metaanisekoitus (noin 1%) tekee Neptuunista paljon sinisemmän.
Yhdeksännen planeetan suora havaitseminen vahvistaa Batyginin ja Brownin oikeellisuuden, antaa mahdollisuuden selventää aurinkokunnan historiaa, mutta tämä taivaankappale itsessään, jopa uuden sukupolven teleskooppien käyttöönoton myötä, pysyy tuskin enemmän kuin piste valokuvissa. Aurinkokunnan yhdeksättä planeettaa "takapihalla" on paradoksaalisesti vaikeampi tutkia kuin mitä tahansa kuumia Jupitereita lähellä muita tähtiä, mutta se antaa paremman käsityksen niiden objektien käyttäytymisestä, jotka ovat jo kauan tiedossa.
Paperista tietokoneisiin
Neptunus oli ensimmäinen planeetta, joka löydettiin "höyhenen kärjestä" - joka perustuu laskelmiin ja analyysiin Uraanin liikkeestä, joka liikkui muuttuvalla nopeudella ulkoisen vetovoiman takia. Mitä suurempi etäisyys taivaankappaleiden välillä on ja mitä suurempi näiden kappaleiden lukumäärä on, sitä vaikeampaa on laskea niiden lentorata. Fyysikot ja matemaatikot tietävät, että kahden kehon kiertämisen ongelma yhteisen massakeskuksen ympärillä on suhteellisen helppo ratkaista, ja heillä on vastaus yhtälön muodossa, jossa on tarkka kuvaus kiertoradalta, mutta kolmen ruumiin yhdistelmä on paljon vaikeampi laskea. Erityisesti kolmen tai useamman kehon järjestelmässä ei ole analyyttistä ratkaisua, ts. On mahdotonta saada kaavaa, joka kuvaa niiden liikettä mielivaltaisesti pitkän ajan kuluessa.
Aurinkokunnan kehitys Nizzan mallin mukaan. Sininen näyttää Uranuksen kiertoradan, sininen - Saturnus, kun taas oranssi ja vihreä vastaavat Saturnia Jupiterin kanssa. Tämän mallin mukaan Uranus ja Neptune vaihtoivat paikkoja ja matkan varrella kaikki jättiläiset planeetat "puhdistivat" pienten esineiden planeettajärjestelmän. Mallissa on useita muutoksia - esimerkiksi ehdottaa toisen kaasujättelimen läsnäoloa, joka heitettiin kokonaan tähtienväliseen avaruuteen. Kuva: AstroMark / Wikimedia.
Aurinkokunnan mallintaminen tapahtuu vain likimääräisillä menetelmillä. Riittävällä laskennallisten resurssien käytöllä on mahdollista laskea järjestelmän elementtien liikkuminen mielivaltaisesti tarpeellisella tarkkuudella, mutta joskus vähäiset poikkeamat alkuperäisistä olosuhteista johtavat mallin täysin erilaiseen käyttäytymiseen jonkin ajan kuluttua. Tämä vaikutus tunnetaan suurelle yleisölle nimellä "perhonen vaikutus". Planeetta- ja asteroidien liikkuminen sekä ilmamassojen käyttäytyminen ovat tämän vaikutuksen alaisia, joten aurinkokunnan historian rekonstruointi ei ole mitenkään monimutkaisempaa kuin sääennuste pitkään. Ja yritykset hypoteettisen planeetan laskemiseksi ovat verrattavissa tehtävään ennustaa kaikkia hurrikaanin seurauksia - tässä on kohdattava sekä puutteelliset tiedot että laskentateho.
Ennen nykyaikaisten tietokoneiden tulemista tuhansien kehon liikkeen laskeminen samanaikaisesti oli melkein ratkaisematon ongelma. Nizzan mallin, joka kuvaa kaasujättiläisten käyttäytymistä muodostuessaan kaasu- ja pölylevyltä, ilmestyminen oli mahdollista tietokoneilla. Yhdeksännen planeetan perusteet perustuvat myös laskelmiin, joita ei voida tehdä paperilla ja kynällä. Yhdeksännen planeetan löytäminen, mikäli se tapahtuu, ei ole vain Neptunuksen tai Pluton historian toistamista, vaan uusi historia, joka olisi ollut mahdoton sata vuotta sitten.
Aleksei Tymoshenko