В търсене на Планетата Х

Повече от две десетилетия е известно, че Плутон съвсем не е най-отдалеченото тяло в Слънчевата система. Всъщност той е част от обръч от ледени тела, обикалящ около Слънцето, известен като пояс на Кайпер, а телата са известни като KBOs (Kuiper belt objects). Повечето тела в него се движат в подобни приблизително кръгли орбити около Слънцето. Съществуват обаче няколко, чиито орбити са значително по-разтеглени от тези на останалите ледени обекти.

Тези oбекти са между четири и дванайсет на брой според различните изследователи. Техните орбити притежават още една необичайна характеристика.

Необичайна орбита

Всички обекти в пояса на Кайпер имат орбити, които сключват ъгъл с равнината, в която се намират планетите. В този смисъл, понякога те са „под” равнината, друг път са „над” нея.

Странното при тези няколко обекта е, че всички те прекосяват равнината на планетите в същия момент, в който се намират най-близо да Слънцето, тоест имат почти еднакъв т. нар. аргумент на перихелия (AOP – argument of perihelion). Скот Шепърд, учен в Института Карнеги, твърди, че би трябвало тези преминавания да са станали много разнообразни с времето. Шансът тези тела да са с еднакъв AOP съществува, но е изключително малък – колкото да хвърлиш ези 10 пъти подред. Това е необичайно, но не и невъзможно.

Теорията

Монетата обаче може да е фалшива, тоест да има причина за подобно съвпадение. Същото е и при тези KBOs.  Напълно вероятно е причина за това да бъде съществуването на голяма планета, 10 пъти по-масивна от Земята, която се спотайва в краищата на Слънчевата система. Ако такъв обект съществува, той би орбитирал около Слънцето на разстояние 10 пъти по-голямо от това между звездата ни и Нептун. Предполага се, че в момента планетата е в далечната част от орбитата си. Това огромно разстояние се счита за основателна причина да не можем да забележим планетата дори с днешната напреднала технология. Такава масивна планета би упражнявала гравитационно взаимодействие, което може да обясни подобни аномалии в орбитите на KBO обектите. Тази потенциална планета е известна с имената Планета Х или Девета планета.

Не се знае какво, но със сигурност нещо непознато за нас се случва в покрайнините на Слънчевата система. Все повече астрономи се впускат в изследвания и наблюдения, за да докажат или отрекат теорията за Планета Х в Слънчевата система.

Историята на астрономията е пълна с мистериозни открития на непознати обекти. Някои се оказвали велики открития, други – фалшива тревога. Ако такава планета наистина съществува, това би пренаписало много страници от историята на Слънчевата система.

В търсене на скритата планета

Първото претърсване на Слънчевата система за скрита планета е от началото на XIX в. Тогава изследователите били убедени, че планетата Уран, открита случайно през 1781 г. от композитора и любител астроном Уилям Хершел, не се подчинява на Нютоновите закони за небесна механика. Излизат множество публикации, според които виновник за това несъответствие е гравитацията на голяма неоткрита до момента планета. По-късно през 1846 г. немският астроном Йохан Гале забелязва газовия гигант Нептун точно, където трябвало да се намира непознатата планета.

В началото на XX в. бостънският аристократ Персивал Лоуел се впуска в търсене на друга скрита планета. Този път причина били аномалии в орбитите на Уран и Нептун, сочещи към съществуването на друг гигант. През 1930 г. неговият млад помощник Клайд Томбо открива планета, където незнайната планета трябвало да бъде. С времето обаче става ясно, че Плутон, както е наречена новооткритата планета, е всъщност много по-малка от предсказанията. Тя се оказва дори по-малка от нашата Луна, което впоследствие през 2006 г. става основна причина за дисквалифицирането ѝ от клуба на планетите. При това откритие става ясно, че не Плутон е причина за аномалиите. С времето тези аномалии излизат от обсега на научно изследване.

Разместване на Слънчевата система

Откриването на пояса на Кайпер вдъхва нови сили на търсенето на Планета Х, тъй като той изяснява въпроса защо някои обекти се озовават толкова далеч от Слънцето. Толкова, че дори все още не сме ги виждали. Компютърни симулации показват, че ледените KOB тела би трябвало да са се формирали в района на орбитата на Нептун. Следователно нещо трябва да ги е „придърпало” по-далеч от Слънцето, където населяват сега. Това наблюдение предполага някакво пренареждащо събитие през хаотичния период на зараждане на планети от газ и прах. В този неспокоен период Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун най-вероятно са се предвижили на стотици милиони километри от първоначалните си орбити. В следствие на това, техните гравитационни сили изместват KBO обектите по-далеч. Някои симулации дори предполагат съществуването на пети газов гигант в Слънчевата система, който е бил изхвърлен, докато другите четири планети се наместват на сегашните си орбити.

По-достоверна е теорията, че ако таква голяма свръхземя (планета с маса между земната и тази на Нептун) е съществувала, то тя е била „изхвърлена” от Слънчевата система в бурния период на формиране на протопланетния диск. Според теорията, елиптичната орбита на свръхземята е започнала да се разтяга все повече и повече до момента, в който планетата е била изкарана от Слънчевата система. Тъй като свръхземите са често срещани сред откритите около 4 000 екзопланети (извънслънчеви планети), е разумно да допуснем, че е възможно такава в даден момент да е орбитирала и около нашето Слънце.

Ако такова разпокъсване в Слънчевата система се е състояло, се предполага, че е възможно свръхземята да е взаимодействала гравитационно с протопланетния газ. Това може да е причина за това планетата да  се настани в по-изолираните райони и да придобие орбита с по-голям ексцентрицитет, тоест по-разтеглена. Такъв сценарий би оправдал съществуването на Планетата Х, която да е породила аномалиите, забелязани от Гале и Лоуел.

Алтернатива

Друг сценарии е формирането на свръхземя на около 200 астрономически единици (АЕ – разстоянието между Земята и Слънцето). Това би било възможно ако съществуват достатъчно формиращи планетите частици – скали, лед и газ. Няма директни доказателства за това, но пък имаме редица такива примери при звезди, подобни на Слънцето. Около някои от тях съществуват орбитиращи скали на разстояния около 200 АЕ от звездата. Това означава, че е възможно да съществуват нужните условия за образуването на такава свръхземя. Разбира се, тези предположения са само теории.

Странната Седна

През 2003 г. Майк Браун от Калифорнийския технологичен институт, заедно с двама свои колеги, забелязва може би най-странния открит досега обект в Слънчевата система. Днес той е познат като планетата джудже Седна. Обектът представлява тяло с диаметър около 1 000 км., което е много подобно на редица други KBO тела. Орбита като неговата обаче не е била наблюдавана дотогава. В най-близката си точка до Слънцето Седна е на 76 АЕ разстояние, тоест два пъти по-голямо от това между Нептун и Слънцето. В най-отдалечената си точка от Слънцето Седна е на разстояние 930 АЕ от Слънцето.

Чад Трухольо, съоткривател на Седна, съобщава: „Седна е много изненадваща, тъй като е напълно необяснима. Разтеглената ѝ орбита напомня на дългопериодичните комети. За разлика от нея обаче единия край на техните орбити е „закотвен” от гравитацията на големите планети. Орбитата на Седна обаче не изглежда да е поддържана от нищо. Никой не е предполагал, че може да съществува такъв обект.”

През следващите десетилетия наблюдатели откриват още 10 по-малки обекта, чиито орбити са издължени и разположени далеч отвъд Нептун. Всички те обаче имали един и същ аргумент на перихелия. Това представлява орбитален параметър, който показва колко близо до равнината на Слънчевата система се намира даден обект, когато е в перихелий, тоест най-близо до Слънцето. Това било наистина странно.

Обект като Седна

През 2014 г. нещата стават още по-необичайни, когато Трухильо и Шепърд обявяват в списание Nature, че са открили обект, подобен на Седна. Трухильо казва: „Ако си биолог и откриеш странно създание, предполагаш, че има и други такива. По същия начин е и в астрономията, освен ако първото създание не се окаже просто щастлива случайност. Освен ако не открием второ, няма как да разберем какво всъщност сме засякли.”

Новооткритият обект се казва 2012 VP113, като му е даден прякорът Байдън, идващ от името на тогавашния вице-президент на Щатите Джо Байдън. Обектът също е с обрита с голям екцентрицитет. В най-близката си точка до Слънцето той е на 80 АЕ, а в най-далечната – на 446 АЕ. Точно както Седна, Байдън е гравитационно независим от Нептун. И освен това, той има същия аргумент на перихелия, както Седна и няколкото други открити обекта. Това е основната причина за тезата на Трухильо и Шепърд, че съществува масивна планета във външната част на Слънчевата система. Допускането е за суперземя, орбитираща около Слънцето на разстояние около 250 АЕ. Нейната гравитация би могла да влияе на малките ледени обекти като причинява аргумент на перихелия.

Тогава през септември 2014 г. двама испански астрономи, братята Раул и Карлос де ла Фуенте Маркос вдигат мизата. Те допускат наличието на между две и петнайсет на брой незабелязани свръхземи отвъд Плутон.

И двата екипа работят в сферата на предположенията. Ако такива обекти съществуват обаче, това коренно би променило разбирането ни за Слънчевата система.

Съмненията продължават

Въпреки, че съществуването на скрита Планета Х е изкушаващо обяснение за странностите при Седна и компания, то не е единственото възможно. Друга вероятност предлага теоретика по планетно образуване Хал Левинсън от Югоизтотичния изследователски център. Според него Седна, Байдън и останалите такива обекти са вкарани в отличителните си орбити, когато Слънцето все още е било част от звездния си куп, произлязъл от един молекулярен облак. Преди звездният куп да се разпръсне, тези звезди вероятно са били достатъчно близо една до друга, за да изкривят орбитите на обекти във външната Слънчева система.

Шепърд пък предлага възможността издължените орбити да са в резултат от галактични “приливи”, тоест по-силно притегляне в едната посока, отколкото в другата, заради райони с по-голяма плътност.

А дали не е просто съвпадение?

Много са възможните обяснения за дългите орбити на тези обекти, но само хипотезата за свръхземята дава точно обяснение на съвпадението в аргументите на перихелия. Или тази хипотеза, или чиста случайност.

Дванайсетте обекта, за които Шепърд и Трухильо говорят, звучат като извадка със значителен брой, но имайки предвид, че съществуват милиони KOB обекти, тя реално е нищожна. Тази бройка става още по-незначителна, ако се съгласим със Шуамб и Рамон Брасър от Технологичния институт в Токио. Според тях обектите като Седна са само четири, тъй като останалите се приближават достатъчно до Нептун, за да попаднат под неговото гравитационно влияние. Като свежда необичайните обекти до четири, Брасър твърди, че техните сходни аргументи на перихелия се случват с вероятност 1% – трудно, но съвсем не невъзможно.

Немезида

Такива вероятности на теории се срещат често в света на планетните изследвания. През 1980 г. физикът Ричард Мюлер от Университета в Калифорния решава да опита да обясни масови измирания на животински видове на Земята. За целта той включва в модела си обект по-масивен от планета, но по-малко масивен от малка звезда, например кафяво джудже (хладна звезда без ядрени реакции). В модела тя орбитира около Слънцето на разстояние около 10 000 АЕ. Според теорията веднъж на всеки 26 млн. години  този обект, наречен Немезис, гравитационно измества група комети от облака на Оорт – кълбо от ледени тела, заобикалящо Слънчевата система. Тези комети „падат” към Слънцето. Една от тях удря Земята и това води до масово измиране на планетата ни.

Точно като настоящата теория за Планета Х, тази идея е трудно доказуема, тъй като всички изследвания за тялото Немезис се оказват безрезултатни.

Има ли Планета Х

При открити само 12 необичайни обекта, изследователите на планети не могат да потвърдят нито да отрекат съществуването на свръхземя във външната Слънчева система. Идентифицирането на повече обекти с подобни орбитални харакретистики е ключово за да опознаем далечните части на Слънчевата система.

За да се увеличат шансовете им, планетните учени разчитат на Големия синоптичен телескоп (LSST – Large Synoptic Survey Telescope) в Чили. Той не е най-големият изобретяван телескоп, но полето му на наблюдение обхваща много широки небесни ивици. Ако свръхземя съществува и тя е достатъчно ярка, то LSST би могъл да я открие.

„А може би вече някой е успял да я улови и в момента тя чака да бъде забелязана върху нечий харддрайв.”, казва Трухильо. „Хората забелязват само това, което търсят.”