После столетий наблюдения за небом карта нашей местной солнечной системы стала довольно подробной. Мы живем на одной из скалистых внутренних планет. Далее следует пояс астероидов, два газовых гиганта, два ледяных гиганта, а затем второй пояс из множества мелких ледяных тел. Исследователи подозревают, что в непроницаемой внешней солнечной системе скрывается невидимый дракон.
Просматривая темноту, астрономам удалось уловить несколько проблесков того, что могло бы заполнить более отдаленные районы далеко за пределами Нептуна. И то, что они видят, не имеет смысла. Там, где исследователи предсказывали хаос - разбросанные остатки плавающих частиц от бурного образования Солнечной системы - они видят неожиданный порядок. Орбиты далеких объектов объединяются. Их точки ближайшего сближения не достигают определенной линии без видимой причины. В горстке таких паттернов многие ученые видят работу какого-то невидимого существа.
«Там должно быть намного больше массы», - говорит Энн-Мари Мэдиган, астрофизик из Университета Колорадо в Боулдере.
Ведущая теория состоит в том, что гигантская планета, возможно, в десять раз тяжелее Земли - Планета Девять - вытеснила своих меньших соседей. В течение нескольких лет велись кропотливые поиски тусклого хулигана, и, поскольку он опирается на альтернативные идеи, бурлит. Например, на прошлой неделе Scientific American сообщила, что Madigan и его коллеги обнаружили, что большой диск из более мелких тел может иметь идентичные эффекты. Другие исследователи перешли к другому концу спектра размеров, предполагая, что загадочным объектом может быть черная дыра размером софтбол. Если какая-либо команда права, и нет большого объекта, который можно найти, текущие охотники за телескопом могут продолжать терпеть неудачу. В этом случае астрономам придется стать более терпеливыми и потенциально более креативными.
Одна из проблем теории Планеты 9 состоит в том, что хотя она объясняет странные орбиты объектов, которые астрономы видят сегодня, теоретики не уверены, как такая огромная планета могла бы существовать во внешней солнечной системе. Гравитация Солнца ослабевает вместе со светом, поэтому огромная планета, которая образовалась там, должна была быть унесена проходящей звездой. Или, если он начинался близко к солнцу, а затем уходил наружу, что его остановило? «Если это планета, это странное место для планеты», - говорит Джеймс Анвин, физик из Университета Иллинойса в Чикаго.
Но симуляции Мэдигана убедили ее, что она может получить странные, сгруппированные орбиты без головной боли Планеты 9. По мере того, как формируется солнечная система, она говорит, что Юпитер и Сатурн должны были разбить множество планетарных обломков на длинные овальные орбиты, которые в совокупности образуют необнаруженный диск в форме шайбы за пределами сферы Плутона. Другие исследователи предполагали, что крошечные массы любых объектов должны составлять ошибки округления по математике и моделированию, но Мэдиган обнаружил, что они все-таки могут сложиться.
Когда она запускает цифровые модели солнечной системы, она обнаруживает, что в какой-то момент в далеком прошлом диск мог превратиться в недолговечный конус, прежде чем вернуться обратно в «более пушистый» диск. И когда пыль оседает в таких системах, они показывают те же аберрации, которые вдохновили гипотезу Планеты 9, согласно двум еще не рецензированным публикациям, опубликованным этой весной.
«Вы можете объяснить все, что было аномальным во внешней солнечной системе», - говорит Мэдиган. «И это не то, что я говорю слегка».
Тем не менее, она указывает, что ее история требует своего прыжка веры. Для того, чтобы диск полностью вытеснил Планету Девять, ему нужно 20 масс Земли, абсолютное максимальное количество остатков мусора, которое, по прогнозам, существует. «Мы действительно на грани разумного», - говорит она.
Другая команда предложила меньший диск, который работает через другой механизм. По словам соавтора Антраника Сефиляна, кандидата наук в Кембриджском университете, этот объект может взять на себя ответственность за формирование внешней солнечной системы с помощью Планеты 9, что позволит уменьшить теоретический размер обеих структур.
Независимо от того, является ли преступник идеально расположенной планетой, особенно массивным диском или какой-то их комбинацией, астрофизики склоняются к выводу, что во внешней солнечной системе произошло нечто невероятное. И некоторые наклоняются дальше, чем другие.
Прошлой осенью Анвин выступил соавтором публикации о том, что таинственная масса может быть миниатюрной черной дырой, оставшейся от образования вселенной. Никакой такой «изначальной» черной дыры никогда не было обнаружено, но одно исследование обнаружило косвенные доказательства того, что либо Мошеннические планеты, либо черные дыры, похожие на Планету Девяти, могут бродить по Млечному Пути. Если наше Солнце могло захватить первые, причины Unwin, почему второе? «Это безумная идея, - говорит он, - но она не является необоснованной».
Сложная задача выбора среди небезосновательных идей, скорее всего, ложится на астрономов. Майк Браун, влиятельный сторонник теории Планеты 9, ведет поиск неуловимого тела, которое могло бы закончить дискуссию в любое время. Буквально на прошлой неделе, просматривая астрономические данные, он обнаружил точку, которая выглядела многообещающе, он недавно рассказал в Твиттере, хотя он оказался поддельным объектом, который он внедрил, чтобы убедиться, что его процесс поиска работает.
Если Браун ничего не увидит, обсерватория Веры С. Рубина следующего поколения, которая, как ожидается, сделает первые снимки в этом году, вероятно, вынесет решающее решение в течение пяти лет. Поскольку он обнаружит гораздо более слабые объекты, чем нынешние телескопы, Мадиган ожидает, что он точно определит Планету Девять или начнет отображать объекты на внутренней кромке диска. Или же он может обнаружить достаточно новых объектов, которые наблюдаемые сегодня модели растворяются в беспорядке, и в конечном итоге не остается никакой загадки.
В маловероятном случае, когда все текущие телескопические съемки не пройдут, а аномалии выдержат годы работы обсерватории Веры К. Рубин, исконная теория черных дыр Унвина может начать выглядеть еще более разумной. Эдвард Виттен, физик-теоретик и пионер теории струн, представил себе такое будущее на прошлой неделе, когда он опубликовал препринт, описывающий крайние меры по поиску абсолютно невидимого: отправить поисковую группу.
Вдохновленный Breakthrough Starshot, амбициозным проектом, который когда-нибудь направит посылку нанозондов к ближайшей звезде, Виттен выполнил расчет, распыляя флот простых зондов во многих направлениях, в надежде, что кто-то может дрожать, пролетая мимо черной дыры. Оснащенные легкими парусами, зонды могли бы лететь со скоростью, возможно, один процент от скорости света (толкаемой мощным лазерным лучом Земли), в результате чего путешествие в область теоретической черной дыры сократилось примерно до десятилетия. Такие зонды, если они достаточно чувствительны, могут составить окончательную карту масс во внешней солнечной системе, будь то планеты, диски, черные дыры или все вышеперечисленное
В ответе, опубликованном на этой неделе, указывалось, что как только зонды покидают подветренную сторону солнечного ветра, столкновение с заряженными частицами может маскировать перетягивание любой черной дыры. Однако даже те, кто привык мыслить масштабно, признают, что схема должна сначала преодолеть еще несколько неотложных препятствий. Ожидается, что разработка инфраструктуры запуска будет стоить как минимум полмиллиарда долларов, а необходимых лазерных и материаловедческих технологий сегодня не существует.