Tento měsíc byly předloženy nové důkazy o existenci nebeského těla předpovídaného v roce 2016 Konstantinem Batyginem a Michaelem Brownem. „Podkroví“stručně vypráví o nejnovějších zprávách o závodě astronomů, kteří mají právo zapsat své jméno do staleté historie inventáře našeho planetárního systému.
„Ve sluneční soustavě je osm planet“- toto tvrzení nemusí být za několik let pravdivé. Astronomové získávají stále více nepřímých důkazů o existenci deváté planety daleko za oběžnou dráhou Neptunu.
Od objevu Uranu v roce 1781 byla opakovaně navržena hypotéza o existenci další planety ve sluneční soustavě. V roce 1846 byl objeven Neptun a v roce 1930 byla potvrzena přítomnost Pluta (ve stavu planety až do roku 2006, nyní trpasličí planety) a oba vědci identifikovali nebeské tělo svým účinkem na oběžné dráhy již známých planet. Po celou dobu byly průzkumy různých druhů anomálií v pohybu planet a asteroidů prováděny celkem aktivně, ale do konce 20. století se zájem o „planetu X“zmenšil.
V 90. letech byl model sluneční soustavy doplněn kuiperským pásem, spojený s rozptýleným diskem za oběžnou dráhou Neptunu. Pozemské planety, asteroidní pás, obří plyn, Kuiperův pás a možná ještě rozsáhlejší a vzácnější Oortův oblak - v tomto modelu, jak mnozí začali věřit, nebylo místo pro jiné planety.
Blízké a neviditelné
V roce 2016 předložili američtí astronomové Konstantin Batygin a Michael Brown hypotézu, že za Kuiperovým pásem je další devátá planeta. Jejich hypotéza byla založena na analýze několika zvláště vzdálených oběžných drah objektů v Kuiperově pásu, jako je například Sedna, které se z nějakého důvodu pohybují po obloze ve stejné rovině a jedním směrem. Po mnoha měsících modelování a kontroly dat se skutečnými, astronomové dospěli k úžasnému závěru i pro sebe: velmi daleko za Neptunem je další nebeské těleso s hmotností asi deseti Země a nepřibližující se k Slunci blíže než 280 astronomických jednotek. A to je to, co napíná a narovnává oběžné dráhy těchto „podivných“těl Kuiperova pásu.
Schéma ukazující oběžnou dráhu Planet Nine (oranžová) a orbity některých známých transneptunských objektů (růžová). Obrázek: MagentaGreen / Wikimedia.
Propagační video:
Ve svém článku Batygin a Brown poznamenali, že nalezení deváté planety by nebylo nejjednodušším úkolem. Vzhledem k velké vzdálenosti od tohoto hypotetického objektu by mělo být tak slabé, aby bylo vidět dalekohledem pouze s průměrem zrcadla několika metrů - to odpovídá úrovni slušné observatoře, která je zpravidla zatížena dalšími úkoly. Hledání obří planety na okraji sluneční soustavy se ukázalo být technicky obtížnější než odhalit exoplanety mnoho desítek světelných let od Země, ale kromě přímých pozorování mají vědci také nepřímé metody.
Jedním z nich je hledání nových trans-neptunovských objektů a porovnání jejich drah s předpovědí modelu Batygin-Brown. Astronomové tvrdí, že gravitační vliv deváté planety nejen posílá některá těla Kuiperových pásů na dlouhou cestu kolem Slunce, ale také vede k neobvykle velkým sklonům oběžných drah řady dalších objektů. Někdy tak, že se začnou otáčet kolmo k ekliptice zbytku planet našeho systému.
Například objekt BP519 z roku 2015, alias „Cashew“, popsaný v nedávno publikovaném článku mezinárodní skupiny astronomů, se právě hodí do modelu Batygin-Brown. Má velmi vysoký orbitální sklon, který nám však zatím neumožňuje s jistotou říci, že devátá planeta skutečně existuje. Autoři tohoto objevu pečlivě píší o „přidávání nepřímých důkazů ve prospěch nové planety“a Batygin a Brown krátce před tím předložili řadu vylepšení dříve vyjádřené hypotézy: nové modelování různých scénářů pro vývoj Kuiperova pásu ukázalo, že vliv deváté planety vede ke vzniku mnoha trans-neptunských objektů. s velmi protáhlými drahami - a to je v dobrém souhlasu s pozorováním.
Další diagram oběžných drah deváté planety (zelený kruh označený P9) a mnoho z extrémně protáhlých drah transneptunských objektů. Podlouhlý modrý kruh - Kešu orbitu. Každý čtverec na pozadí - 100 astronomických jednotek. Obrázek: Tomruen / wikimedia commons.
Podle Konstantina Batygina „nově objevený objekt 2015 BP519 je přesně tam, kde jej předpovídá teoretický model deváté planety.“V komentáři k Attic poznamenal, že „je to fantastické potvrzení obrazu, který jsme očekávali na základě numerického modelování“, je však ještě příliš brzy mluvit o konečném objevení nové planety. Seznam důkazů o jeho existenci roste doslova před našimi očima, ale pouze pár fotografií s pohyblivým objektem označeným na nich tento problém ukončí. Batygin a Brown již získali pozorovací čas na velkém pozemním dalekohledu Subaru, který je podle Batygina jedním z nejlepších nástrojů pro nalezení deváté planety. Kromě toho se pokouší použít obrázky z kosmického dalekohledu WISE,a od roku 2017 funguje projekt Backyard Worlds: Planet 9, kde se každý může pokusit najít toto nebeské tělo na obrázcích, takže nemusí být dlouho čekat.
No a co?
Relativní nepřítomnost neustálých kolizí Země s asteroidy v posledních miliardách let lze připsat plynovým obřím. Na své současné oběžné dráhy „vyčistili“náš sektor planetárního systému od různých malých (podle astronomických kritérií) úlomků. Ale pokud Jupiter nebo dokonce Neptun skutečně ovlivnil Zemi přinejmenším tím, že se zbavil pravidelných planetárních katastrof, pak co je s tělem desetkrát vzdálenější?
Ruský astronom Vladimir Surdin ve svém komentáři k Attic poznamenal, že objev každé nové planety ovlivňuje naše chápání osudu sluneční soustavy, což je dodnes vágní. „Ve skutečnosti výzkum teprve začíná,“řekl vědec a dodal, že „na okraji sluneční soustavy, ve tmě, Bůh ví co.““Těla, která doplňují katalogy astronomů stovkami, se nacházejí v relativně malé vzdálenosti od Slunce, ale i obří planeta za Kuiperovým pásem má šanci skrýt se před pozorovateli po velmi dlouhou dobu a rozdávat se pouze nepřímými gravitačními účinky.
Schéma: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Navenek by devátá planeta, pokud existuje, měla být podobná dvěma plynovým obřím nejdále od Slunce. "Planeta se super-zemskou hmotou by byla podobná Uranu a Neptunu, ale ještě chladnější," říká Surdin. Tato dvě nebeská tělesa se někdy nazývají „obři ledu“kvůli předpokládané přítomnosti jádra skalnatého ledu bez vrstvy kovového vodíku očekávané od Jupitera a Saturn. Avšak pouze jedna kosmická loď, Voyager 2, navštívila Uran a Neptun v celé historii lidstva, takže vědci mají méně pozorovacích údajů, než by chtěli.
Devátá planeta, dokonce i na perihelionu, bude pro výzkumné sondy s raketovými motory prakticky nepřístupná. Voyagers se vzdálili od Slunce v 117 a 140 AU. - navzdory skutečnosti, že byly zahájeny v roce 1977. Letí dokonce do bodu 200 AU. bude to trvat nejméně půl století od naší hvězdy a zkrácení tohoto období na rozumné limity bude samozřejmě vyžadovat zásadně nové technologie, jako je sluneční plachta. Dokonce ani kombinace jaderného reaktoru s iontovými motory v konfiguraci zhruba připomínající ruské jaderné zařízení megawattů neumožní dosáhnout cíle za méně než deset let. A když je planeta v aphelionu, tento čas se výrazně zvyšuje.
Uran a Neptun, obrázky NASA. Jak vidíte, ledoví obři mají velmi odlišný vzhled: například malá směs metanu (asi 1%) způsobuje, že Neptun je mnohem modřejší.
Přímá detekce deváté planety potvrdí správnost Batygina a Browna, umožní objasnit historii sluneční soustavy, ale toto nebeské tělo samo o sobě, i při zavedení nové generace dalekohledů, sotva zůstane více než tečka na fotografiích. Devátá planeta „na zahradě“sluneční soustavy je paradoxně obtížnější studovat než jakékoli horké Jupitery poblíž jiných hvězd, ale poskytne lepší porozumění chování těch objektů, které jsou již dlouho známy.
Od papíru k počítači
Neptun byl první planetou objevenou „na špičce peří“- založenou na výpočtech a analýze pohybu Uranu, který se pohyboval proměnnou rychlostí v důsledku vnější přitažlivosti. Čím větší je vzdálenost mezi nebeskými těly a čím větší je počet těchto těl, tím obtížnější je vypočítat jejich trajektorii. Fyzici a matematici vědí, že problém rotace dvou těl kolem společného centra hmoty je relativně snadný a má odpověď ve formě rovnice s přesným popisem oběžné dráhy, ale kombinace tří těl je mnohem obtížnější spočítat. Zejména systém tří nebo více těl nemá analytické řešení, to znamená, že je nemožné získat vzorec popisující jejich pohyb po libovolně dlouhou dobu.
Evoluce sluneční soustavy podle Nice modelu. Modrá ukazuje oběžnou dráhu Uranu, modrá - Saturn, zatímco oranžová a zelená odpovídají Saturnovi s Jupiterem. Podle tohoto modelu Uran a Neptun změnili místa a po cestě všechny obří planety „vyčistily“planetární systém malých objektů. Model má řadu úprav - například naznačovat přítomnost jiného plynného obra, který byl zcela hoden do mezihvězdného prostoru. Obrázek: AstroMark / Wikimedia.
Modelování sluneční soustavy se provádí pouze přibližnými metodami. Při dostatečně velkých výdajích výpočetních zdrojů je možné vypočítat pohyb prvků systému s libovolně nutnou přesností, ale někdy zanedbatelné odchylky od počátečních podmínek vedou po chvíli k úplně odlišnému chování modelu. Tento efekt je všeobecně znám jako „motýlí efekt“. Pohyb planet a asteroidů, stejně jako chování vzdušných hmot, podléhají tomuto efektu, takže rekonstrukce historie sluneční soustavy není v žádném případě nižší složitostí než předpověď počasí na dlouhou dobu. A pokusy spočítat hypotetickou planetu jsou srovnatelné s úkolem předpovídat všechny důsledky hurikánu - zde musíte čelit jak nedostatku přesných informací, tak nedostatku výpočetní síly.
Před příchodem moderních počítačů zůstal výpočet pohybu mnoha tisíc těl téměř nerozpustným problémem. Vzhled modelu Nice, který popisuje chování plynových obrů po jejich vytvoření z disku plynu a prachu, byl umožněn počítači. Argumenty pro devátou planetu jsou také založeny na výpočtech, které nelze provést pomocí papíru a pera. Objev deváté planety, pokud k ní dojde, nebude jen opakováním historie Neptunu nebo Pluta, ale novou historií, která by byla před sto lety nemožná.
Alexey Tymošenková