На 20 януари 2016 г. учените Константин Батигин и Майкъл Браун от Калифорнийския технологичен институт обявиха, че са открили доказателства за масивна планета в края на Слънчевата система. Въз основа на математически и компютърни симулации те прогнозираха, че планетата трябва да бъде супер-Земя, два до четири пъти по-голяма от Земята и 10 пъти по-масивна. Те също изчислиха, че като се има предвид разстоянието на планетата и нейната изключително удължена орбита, планетата обикаля Слънцето за 10 000–20 000 години.
Оттогава много учени са отговорили със собствени изследвания за възможното съществуване на тази мистериозна „девета планета“, както временно е наречена. Едно от най-новите проучвания е проведено в университета в Аризона. Учените са показали, че екстремните ексцентричности на отдалечени обекти на пояса на Кайпер може да показват, че в миналото те са се пресичали с масивна планета.
По това време вече беше известно, че в пояса на Кайпер има няколко обекта, чиято динамика е различна от другите. Докато повечето от тях са обект на гравитацията на газовите гиганти в сегашната им орбита (като Нептун), някои членове на разпръснатия диск на популацията на пояса на Кайпер имат необичайно близки орбити.
Когато Батигин и Браун за първи път обявиха своята находка през януари, те отбелязаха, че тези обекти са силно групирани спрямо позициите на техните перихелии и орбитални равнини. Освен това техните изчисления показаха, че шансът подобно споразумение да се формира случайно е изключително малък (вероятността е оценена на 0,007%).
Вместо това те предположиха, че далечната ексцентрична планета е отговорна за определянето на орбитите на тези обекти. За това планетата трябва да е десет пъти по-масивна от Земята и нейната орбита трябва да лежи в една и съща равнина (но с перихелий на 180 градуса, отклонен от перихелия на обектите).
Такава планета предлага не само обяснение за наличието на обекти, подобни на Седана с висок перихелий, тоест планетоиди с изключително ексцентрични орбити около Слънцето. Той също така помага да се обясни откъде идват отдалечените и силно отклонени обекти от външната слънчева система, тъй като произходът им остава неясен и до днес.
В своята работа учените от Университета в Аризона - включително професорите Рену Малхотра, д-р Катрин Волк и Джианг Уонг - приеха различна гледна точка. Ако деветата планета наистина се е пресичала с някои силно ексцентрични обекти на пояса на Кайпер, те спекулираха, има голяма вероятност орбитата й да е в резонанс с тези обекти.
Промоционално видео:
И така, малки тела са били постоянно изхвърляни от Слънчевата система поради срещи с големи обекти, които са нарушавали орбитите им. За да се избегне изхвърлянето, малките тела трябва да бъдат защитени с орбитален резонанс. Въпреки че тези малки и големи обекти могат да пресичат орбитални пътеки, те никога не се приближават достатъчно, за да имат мощен ефект един върху друг.
Ето как Плутон остава част от Слънчевата система, въпреки че има ексцентрична орбита, която периодично пресича пътя на Нептун. Въпреки че орбитите на Нептун и Плутон се пресичат, те никога не се приближават достатъчно, за да може влиянието на Нептун да изтласка Плутон от Слънчевата система. По същата причина учените предполагат, че обектите от пояса на Кайпер, отбелязани от Батигин и Браун, може да са в орбитален резонанс с деветата планета.
В писмо до Universe Today Малхотра, Вълк и Уонг разказват следното:
„Обектите на пояса на Кайпер, които сме изучавали в нашата работа, се различават от другите, тъй като имат много далечни и много удължени орбити, но най-близкият им подход до Слънцето не е достатъчно близък, за да бъде повлиян значително от Нептун. По този начин имаме шест от тези обекти, чиито орбити са леко повлияни от известните планети на нашата Слънчева система. Но ако в няколко а. Тоест, имаше друга планета от Слънцето, все още неоткрита, тя би засегнала шест от тези обекти.
След проучване на орбиталните периоди на редица обекти - Sedna, 2010 GB174, 2004 VN112, 2012 VP113 и 2013 GP136 - те стигнаха до заключението, че една хипотетична планета с орбитален период от 17 117 години (с полуос 665 AU) задължително трябва да има периодични отношения с тях обекти. Това отговаря на параметрите на 10 000–20 000 години от орбиталния период, за които са говорили Батигин и Браун.
Техният анализ също прави предположения за това какъв резонанс има планетата с определените обекти. Орбиталният период на Седна трябва да бъде в резонанс с планетата в 3: 2, 2010 GB174 - 5: 2, 2994 VN112 - 3: 1, 2004 VP113 - 4: 1, 2013 GP136 - 9: 1. Такъв резонанс просто не би могъл да се образува при отсъствието на голяма планета.
„За да се появи осезаем резонанс във външната слънчева система, един от обектите трябва да има маса, която да има силен гравитационен ефект върху другата“, пишат учените. „Необичайните обекти на пояса на Кайпер не са достатъчно масивни, за да резонират един с друг, но фактът, че техните орбитални периоди попадат в областта на прости връзки, може да означава, че те са в резонанс с масивен невидим обект.“
Особено обнадеждаващи са техните открития, които могат да ограничат обхвата на възможните местоположения за планета девет. Тъй като всеки орбитален резонанс осигурява геометрична връзка между участващите тела, резонансните конфигурации на тези обекти могат да помогнат на астрономите да намерят правилните точки в нашата Слънчева система, които да търсят.
Но, разбира се, Малхотра и нейните колеги открито признават, че остават няколко неизвестни променливи и са необходими допълнителни наблюдения с изследвания, за да се потвърди съществуването на деветата планета:
„Има много несигурности. Орбитите на тези екстремни обекти на пояса на Кайпер не са добре известни, тъй като те се движат много бавно в небето и ние наблюдаваме само малка част от орбиталното им движение. Така че техните орбитални периоди могат да се различават от настоящите оценки и някои от тях може да излязат в резонанс с хипотетична планета. Съществува също така възможността орбиталните периоди на тези обекти да са свързани; все още не сме наблюдавали много такива обекти и имаме ограничени данни."
Астрономи и ние ще очакваме допълнителни наблюдения и изчисления. Но междувременно трябва да признаем, че възможността за съществуването на девета планета е много интригуваща. Може би и деветте бойци отново ще бъдат в редиците на планетите на нашата Слънчева система (извинете Плутон).