Когда мы думаем о Солнечной системе, обычно представляем себе почти плоский диск: планеты вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости, словно бусины, нанизанные на тонкую нить. Но что если на окраинах этой системы обнаружится странный изгиб, словно эта нить слегка перекручена? Именно такой эффект — «искривление средней плоскости» — недавно был зафиксирован астрономами в далёкой области пояса Койпера. И этот результат может указывать на существование ещё одной, пока не открытой планеты.
Что такое пояс Койпера и «средняя плоскость»?
Пояс Койпера — это гигантское кольцо изо льда и камня за орбитой Нептуна. Здесь находятся тысячи карликовых планет, включая Плутон, Эрис и Седну, а также миллионы мелких тел — от ледяных глыб до астероидов.
Все они вращаются вокруг Солнца по своим орбитам, каждая из которых имеет наклон относительно плоскости земной орбиты. Чтобы описывать это множество объектов, астрономы используют понятие средней плоскости — воображаемой «усреднённой» поверхности, в которой движутся большинство тел.
По законам небесной механики, если за пределами известных планет нет массивных тел, то средняя плоскость должна совпадать с так называемой неизменной плоскостью — это плоскость, перпендикулярная общему угловому моменту всех планет Солнечной системы. Иными словами, это как линия горизонта для всей планетной «хореографии».
Новое измерение и неожиданная находка
Учёные из Принстонского университета — Амир Сирадж, Кристофер Чайба и Скотт Треймейн — предложили новый метод измерения средней плоскости пояса Койпера. Главное его преимущество в том, что он свободен от наблюдательных искажений. Обычно телескопы «смотрят» только на узкие участки неба, и это мешает объективной статистике, словно вы судите о форме облака, глядя через крошечное окошко. Новый метод учитывает эти ограничения и позволяет получить более чистый результат.
Когда астрономы применили его к 154 тщательно отобранным объектам пояса Койпера с расстояниями 50–400 а.е. (астрономических единиц), они обнаружили аномалию.
- В ближнем диапазоне (50–80 а.е.) средняя плоскость совпадает с ожидаемой, что и предсказывала теория.
- В дальнем диапазоне (200–400 а.е.) тоже всё оказалось нормально.
- Но вот между 80 и 200 а.е. проявилось отклонение на 15°, с достоверностью 96–98%.
Это похоже на локальный «перекос» кольца, словно кто-то незаметно потянул за край ковра.
Может ли это быть артефактом?
Прежде чем объявлять сенсацию, учёные проверили все возможные объяснения.
- Ошибки наблюдений? Нет: метод специально исключает такие искажения.
- Случайные флуктуации из-за малого числа объектов? Математическое моделирование показало, что вероятность случайного эффекта составляет лишь 2–4%.
- Влияние известных планет? Тоже нет: гравитация Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна не может создать устойчивый изгиб на таких расстояниях.
Значит, остаётся главный вариант: гравитационное воздействие неизвестного тела.
Планета Y: невидимый возмутитель спокойствия
Чтобы понять, какое небесное тело могло бы вызвать такую деформацию, команда провела компьютерные симуляции.
Выводы оказались интригующими:
- наилучшим кандидатом является планета с массой от Меркурия до Земли (0.06–1 массы Земли);
- она должна двигаться по орбите с радиусом примерно 100–200 а.е.;
- наклон её орбиты к основной плоскости — не менее 10°.
Эта гипотетическая планета отличается от широко обсуждаемой Планеты Девять. Та предполагается более массивной (в несколько земных масс) и находящейся дальше (около 300–500 а.е.). Чтобы избежать путаницы, авторы статьи предлагают условное название — «Планета Y». Если «Планета X/Девять» объясняет загадочную группировку орбит самых дальних объектов, то «Планета Y» могла бы объяснить именно обнаруженный изгиб.
Чем это важно?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее открытие в планетологии за десятилетия — новая планета в Солнечной системе. Даже если тело окажется меньше Земли, его существование изменит наше понимание того, как формировалась Солнечная система.
Сценарии её происхождения разнообразны:
- она могла быть выброшена на далёкую орбиту во время хаотичных гравитационных взаимодействий юных планет;
- либо образоваться «на месте» из протопланетного диска;
- либо даже быть захваченной Солнцем у другой звезды, когда оно рождалось в звёздном скоплении.
Как мы сможем её найти?
Шансы на проверку гипотезы очень высоки. В ближайшие годы заработает обсерватория Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory), которая в рамках проекта LSST (Legacy Survey of Space and Time) будет сканировать всё небо. Она способна заметить планету размером с Марс или даже меньше на расстоянии в сотни а.е., если та окажется в зоне обзора.
Если же «Планета Y» спряталась в неудобной области неба, то LSST всё равно поможет уточнить форму и динамику пояса Койпера. А значит — даст ответ, реальность ли этот загадочный изгиб.
Космическая аналогия
Представьте себе ровное кольцо из стружек на воде. Если под ним провести пальцем, вода создаст волну и часть кольца поднимется выше, чем остальное. Точно так же гравитация невидимого тела может «приподнимать» участок пояса Койпера. Мы пока не видим сам палец, но замечаем волну — и именно она указывает на скрытую силу.
Заключение
Исследование Сираджа, Чайбы и Треймейна показывает: Солнечная система может оказаться более сложной и загадочной, чем мы думали. Средняя плоскость пояса Койпера в области 80–200 а.е. имеет неожиданный изгиб, и лучшим объяснением этого феномена является влияние неизвестной планеты — «Планеты Y».
Будет ли она найдена в ближайшие годы? Ответ на этот вопрос способен перевернуть наше представление о структуре и эволюции Солнечной системы — и, возможно, открыть новую эпоху в поисках соседей по космосу.
Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить новые статьи