Есть что-то тяжелое во внешней части нашей Солнечной системы. По крайней мере, похоже на то. Намёки на это разбросаны по самым дальним уголкам нашего солнечного окружения - что-то в 5-10 раз больше массы Земли, тяготеющей своей гравитацией к близлежащим объектам.
Никто его никогда не видел, так как этот фантом ускользнул от многолетних поисков телескопами. На самом деле, не все верят, что он существует. Пока большинство астрономов называют это "Планета 9".
Известный физик-теоретик Эдвард Виттен опубликовал статью о том, как выследить этот призрак, преследующий нашу внешнюю Солнечную систему: флотилия крошечных зондов, протолкнутых через лазеры со скоростью 0,1% от скорости света. Укрыть эту часть космоса сотнями маленьких зондов, утверждал Виттен в новой статье, и флот должен быть в состоянии определить местонахождение потерянного объекта.
Виттен - физик-теоретик и математик Института перспективных исследований в Нью-Джерси, наиболее известный своими работами по математике квантовой теории поля и как родоначальник объединяющей "М-теории" теории струн. Он также был первым физиком, получившим медаль Филдса, самую престижную премию в области математики. Виттен с готовностью признает, что ни одно из этих достижений не является типичным пунктом в резюме дизайнера миссии НАСА.
Это далеко не ясно, если мой предложенный способ поиска Планеты 9 практичен, или если это лучший способ, даже если он практичен
Идея Уиттена сильно заимствована из "Прорывного звездного выстрела". Основанная миллиардером физиком Юрием Милнером, Стивеном Хокингом и Марком Цукербергом, "Прорывная звезда" нацелена на исследование звездной системы Альфа Центавра, находящейся в 4,37 световых годах от Земли. Идея Starshot заключается в том, чтобы подтолкнуть небольшой зонд до 15% или 20% скорости света и достичь звезды через 20-30 лет после запуска. Объявленный в 2016 году, проект не имеет жесткой даты запуска.
"В поисках Планеты 9, проект по линии "Прорывного звездного выстрела" имеет два основных преимущества Большие скорости могут быть достижимы, и целесообразно запустить очень большое количество космических аппаратов, возможно, сотни и более".
Идея Виттена отследить пропавший объект требует, чтобы каждый зонд носил с собой только два устройства: очень точные часы и радиопередатчик.
Зонд будет посылать короткое сообщение на Землю каждый раз, когда его часы отметили галочкой, сообщая земным владельцам о времени на борту космического корабля. Но по мере того, как зонд будет отдаляться от Земли все дальше и дальше, а сообщения передаваться все дольше и дольше, эти сообщения будут поступать с все большими и большими задержками. Синхронизируйте эти часы с атомными на Земле, а затем отслеживайте их задержки, и вы сможете точно рассчитать расстояние каждого зонда от Земли в любой момент времени.
Это позволит исследователям создать карту движения флота в пространстве и времени. Первые несколько лет должны быть вполне предсказуемыми: Основные гравитационные поля внутренней Солнечной системы хорошо изучены; мы можем увидеть, где находится большинство планет, просто взглянув вверх. Но примерно через десять лет после запуска зонды достигнут "транснептунианской" области, где может затаиться Планета 9.
"По мере того, как космический корабль проходит мимо Планеты 9, он ускоряется гравитацией объекта". В результате в любой момент времени он оказывается дальше от Земли, чем ожидалось, и сигнал от космического корабля поступает на Землю чуть позже, чем если бы объекта там не было".
Отслеживая, какой из космических кораблей движется быстрее, и насколько сильно, Уиттен предсказал, что флот сможет составить карту гравитации Планеты 9 и выследить ее. Он подсчитал, что для работы на скорости 0,1% от скорости света, часы должны быть точными до 1/100 000 секунды, а флоту понадобятся сотни зондов.
Строительство лазерной установки было бы дорогостоящим, отметил он, приведя цифру в 517 миллионов долларов, основанную на отчете "Прорывной звездный снимок". Но после постройки установки каждый новый запуск зонда будет стоить дешево, что потребует 8000 долларов батарейного питания плюс стоимость относительно простого зонда.
Идея Виттена была встречена сочетанием волнений и глубокого скептицизма со стороны астрофизиков.
Поиски Планеты 9 уже затянулись настолько, что некоторые астрономы начали предполагать, что в объекте может быть какая-то особенность, которая скрывает его. Может быть, это силуэт на фоне яркой полосы Млечного Пути. В этом случае тусклое отражение Солнца с поверхности планеты было бы заглушено ярким сиянием нашей галактики. Или, может быть, это совсем не планета, а что-то более экзотическое.
В октябре 2019 года пара физиков предположила, что Планета 9 может вообще не быть планетой. Черная дыра размером с грейпфрут, которая весит примерно столько же, сколько и планета, могла быть создана в ранней вселенной и оказалась в нашей внешней солнечной системе. Но даже авторы этой работы не думают, что такой сценарий вероятен; тем не менее, они начали охоту за подписью ореола темной материи, который бы окружал такую черную дыру: гамма-лучи, создаваемые, когда темная материя "уничтожает" саму себя.
Преимущество предложения Виттена в том, что если бы оно работало, то работало бы на любом источнике гравитации, сказал Джеймс Юнвин, физик из Университета штата Иллинойс в Чикаго и один из авторов черной дыры размером с грейпфрут. Даже если объект настолько экзотичен, что мы никогда не сможем непосредственно его увидеть, карта его гравитационного колодца поможет астрофизикам выяснить, где - и, надеюсь, что - он есть.
"Профессор Виттен рассматривает, по сути, кошмарный сценарий, который заключается в том, что это планета, которую невозможно наблюдать". Или, может быть, она спрятана в той части неба, которую действительно трудно увидеть, или, может быть, это чёрная дыра, но тёмная материя не уничтожает [производить гамма-лучи]", - сказала Юнвин в интервью журналу "Live Science", добавив: "Это всё равно, что закидывать туда большую сеть".
Планеты, черные дыры и еще более экзотические, теоретические объекты (подумайте: "кварковый самородок") - все они могут споткнуться о большую сеть, сказал Виттен.
Продолжение следует