Астрономы сузили зону возможного расположения девятой планеты

За последние 20 лет в поясе Койпера — области Солнечной системы, расположенной за орбитой Нептуна — ученые открыли серию холодных объектов с замысловатой структурой орбит. Проще говоря, в движении этих небольших космических тел исследователи наблюдали некоторые аномалии, которые невозможно было объяснить наличием всего восьми известных планет.

Тогда же астрономы стали предполагать, что на такое замысловатое движение объектов должно влиять некое большое тело, которое, вероятно, находится во внешней области Солнечной системы. Расчеты показали, что его масса должна составлять от пяти до десяти масс Земли, а движется оно, предположительно, по сильно вытянутой орбите радиусом в 400-800 раз больше радиуса земной. Со временем это гипотетическое тело стали называть «девятой планетой», или «планетой X».

К поиску «планеты X» приступили группы ученых и тысячи любителей астрономии по всему миру, но до сих пор ее не удалось наблюдать напрямую, даже с помощью самых чувствительных телескопов.

В 2016 году астрофизик Константин Батыгин и астроном Майкл Браун (Michael Brown) представили косвенные доказательства существования девятой планеты. В своем исследовании ученые описали шесть транснептуновых объектов, орбиты которых можно объяснить только существованием гигантского тела во внешней области Солнечной системы, а также предположили, как оно могло появиться. По мнению ученых, девятая планета — либо ядро зарождающегося газового гиганта, который был выброшен со своей первоначальной орбиты Юпитером во время формирования Солнечной системы, либо планета-сирота, захваченная притяжением Солнца.

В конце января 2024 года Браун и его коллеги представили новое исследование о гипотетической «планете X». Целью работы, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv, было сузить область возможного расположения девятой планеты, то есть уточнить, где именно ее следует искать, а также предоставить новые оценки ее параметров.

В своем исследовании астрономы опирались на набор данных Data Release 2, который собрала автоматическая система телескопов Pan-STARRS, расположенная на вершине вулкана Мауна-Кеа на Гавайях. Эта система предназначена для обнаружения объектов до 24-й звездной величины и позволяет сканировать 3/4 всей небесной полусферы, что составляет 30 тысяч квадратных градусов.

Команда смогла свести к минимуму число возможных местоположений девятой планеты: из 70 тысяч вероятных районов расположения «планеты X» ученые оставили 17 тысяч. Иными словами, специалисты исключили примерно 78 процентов мест, которые были рассчитаны на основе предыдущих исследований.

Кроме того, Браун и его коллеги уточнили новые приблизительные орбитальные параметры девятой планеты и массу. Так, по мнению ученых, большая полуось ее орбиты составляет 500 (+170;-120) астрономических единиц, афелий — 630 (+290; −170) астрономических единиц, текущее расстояние от Солнца — 550 (+250; −180) астрономических единиц, масса — 6,6 (+2,6;-1,7) масс Земли.

«Хотя мы и не нашли девятую планету, мы значительно сузили зону поиска», — пояснил Браун.

Авторы работы отметили, что большие надежды в поиске девятой планеты возлагают на Обсерваторию имени Веры Рубин, которая начнет работу в январе 2025 года, а точнее — на десятилетний обзор неба LSST (Legacy Survey of Space and Time).

Главным рабочим инструментом этой обсерватории станет 8,4-метровый трехзеркальный телескоп-анастигмат с широким полем зрения, в 40 раз большим, чем полный диск Луны. С его помощью ученые проведут десятилетний обзор неба LSST, в задачи которого войдут исследование темной материи и темной энергии, наблюдения за миллиардами далеких галактик, картографирование Млечного Пути, поиск вспышек новых и сверхновых и наблюдения за малыми телами Солнечной системы.

Если «планету X» все же удастся обнаружить, она поможет исследователям лучше понять не только структуру Солнечной системы, но и то, как она формировалась и эволюционировала.

Сейчас в Солнечной системе нет суперземель, а «планета X» по своим параметрам должна быть как раз такой. Если она все же существует, ее изучение поможет понять, почему этот тип небесных тел, самый распространенный в большинстве других планетных систем, не представлен во внутренних областях нашей собственной системы.