В течение многих лет астрономы искали таинственную девятую планету, скрывающуюся в темных внешних пределах нашей Солнечной системы. Теперь группа исследователей применила совершенно другой подход к этой космической детективной истории: вместо того, чтобы искать отраженный солнечный свет, они охотятся за собственной тепловой сигнатурой планеты.
История начинается с загадки во внешней Солнечной системе. Ученые заметили, что небольшие ледяные тела, называемые объектами пояса Койпера, которые вращаются далеко за пределами Нептуна, кажутся сгруппированными необычным образом. Их орбиты выстроены в узоры, которые не должны существовать случайно. Ведущее и самое заманчивое объяснение... массивная неоткрытая планета (названная «Планета Девять») гравитационно направляет эти далекие объекты на их странные орбиты.
Если бы она существовала, Девятая планета была бы настоящим гигантом, примерно в 5-10 раз тяжелее Земли, вращающимся на расстоянии в 400-800 раз дальше от Солнца, чем наша планета. На таком огромном расстоянии она была бы невероятно слабой и ее было бы почти невозможно обнаружить с помощью традиционных телескопических поисков, которые полагаются на обнаружение отраженного солнечного света.
Вот где новое исследование становится гениальным. Под руководством Амоса Чена из Национального университета Цинхуа команда поняла, что поиск тепловой сигнатуры Девятой планеты может быть гораздо более эффективным, чем поиск ее отраженного света. Вот почему: когда вы удваиваете расстояние от Солнца, отраженный свет становится в 16 раз слабее (следуя тому, что ученые называют обратной зависимостью четвертой степени). Но тепловое излучение, тепло, которое все объекты естественным образом излучают, становится всего в 4 раза слабее, когда вы удваиваете расстояние.
Исследователи обратились к данным AKARI, японского космического телескопа, который провел самый чувствительный обзор всего неба в дальнем инфракрасном свете, идеальном диапазоне длин волн для обнаружения тепловой сигнатуры холодной далекой планеты. В отличие от наземных телескопов, которым мешает атмосфера Земли, AKARI смог обнаружить слабое тепловое свечение, которое должна испускать Девятая планета.
Команда сосредоточила свои поиски на определенной области неба, где компьютерное моделирование предполагало, что Девятая планета, скорее всего, может быть найдена, основываясь на орбитальных моделях объектов пояса Койпера. Затем они столкнулись с непростой задачей — отличить медленно движущуюся планету от бесчисленных звезд, галактик и космического мусора, населяющих эту область.
Однако у них было довольно элегантное решение: Девятая планета должна казаться неподвижной в течение одного дня, но демонстрировать заметное движение в течение месяцев. Сравнивая наблюдения AKARI, сделанные в разное время, они могли идентифицировать объекты с этим конкретным типом движения, отфильтровывая космические лучи, фоновые галактики и другие ложные сигналы.
После этого тщательного анализа исследователи определили двух кандидатов. Оба объекта появляются в предсказанном месте и испускают количество инфракрасного света, которое, согласно теории, должна производить Девятая планета. Хотя это и не является окончательным доказательством, это представляет собой наиболее многообещающую зацепку в поисках скрытого гиганта нашей Солнечной системы.
Эти открытия знаменуют собой важную веху, но путешествие еще не закончено. Кандидатам требуются последующие наблюдения с более мощными телескопами, чтобы подтвердить, действительно ли они движутся способами, соответствующими Девятой планете, или они являются самозванцами, возможно, фоновыми галактиками или другими астрономическими объектами.
Если это подтвердится, открытие Девятой планеты перевернет наше понимание того, как формировалась и развивалась наша Солнечная система. Это также продемонстрирует силу творческого мышления в астрономических поисках, иногда лучший способ найти что-то — не смотреть прямо на это, а вместо этого почувствовать его тепло!