ESO
Японские астрономы рассчитали, как должна выглядеть и где находиться загадочная девятая планета, которую уже семь лет ищут астрономы мира. Анализ аномалий Пояса Койпера показал, что искать надо землеподобную планету, орбита которой сильно наклонена к эклиптике, говорится в исследовании, опубликованном в журнале The Astronomical Journal.
В 2016 году двое американских ученых, Майк Браун и выходец из России Константин Батыгин опубликовали сенсационное исследование, в котором утверждали, что на задворках Солнечной системы есть не найденная пока девятая планета (Плутон решением Международного астрономического союза в 2006 году потерял статус планеты и считается карликовой планетой). Ее существование было предсказано путем анализа возмущений, которые испытывают ледяные тела из так называемого Пояса Койпера — широкой области пространства за орбитой Плутона. Расчеты показали тогда, что планета вращается вокруг Солнца на расстоянии 20 орбит Нептуна, масса ее в 10 раз больше массы Земли.
С тех пор поиск девятой планетой стал одной из важнейших задач современной астрономии, ее обнаружением и предсказанием свойств занимаются многие группы в разных странах. Астрономы Патрик Ликавка из японского Университета Киндай и Такаси Ито из Национальной астрономической обсерватории Японии смогли наложить ограничения на характеристики девятой планеты, что должно облегчить ее поиски в будущем.
Ученые выделили три характерных свойства так называемых транснептуновых (ТНО) объектов в Поясе Койпера, которые вращаются за орбитой Нептуна. Во-первых, они обратили внимание на крупную популяцию ТНО, находящихся на орбитах дальше 40 астрономических единиц от Солнца (орбита Нептуна — 30 а.е.), то есть гравитационно не связанных с Нептуном, орбиты которых стабильны на масштабах миллиардов лет.
Во-вторых, обращает на себя статистические значимая популяция ТНО, удаленных более, чем на 50 а.е., с орбитами, сильно наклоненными к плоскости Солнечной системы (наклонение > 45°). В числе всех наблюдаемых транснептуновых объектов их доля составляет 2%, однако она может быть значительно больше, поскольку большинство астрономических обзоров сосредоточено на плоскости эклиптики.
Кроме того, в Поясе Койпера существует отдельная субпопуляция крупных ТНО с экстремальными орбитами. Существование этих тел не может объясняться гравитационным воздействием только лишь четырех планет-гигантов, а требует другого возмущающего эффекта. К ним относится Седна и ряд других объектов с высоким перигелием (более 60 а.е.) и высоким наклонением орбиты — таких объектов астрономы насчитали десять. Наконец, астрономы обратили внимание на популяцию ТНО, имеющих устойчивые в течение миллиардов лет орбиты и находящихся в орбитальном резонансе с Нептуном.
Чтобы понять причину наблюдаемых аномалий Пояса Койпера, ученые провели компьютерное моделирование с решением гравитационной задачи N тел, и показали, что эти аномалии в распределении тел хорошо описываются наличием на большом расстоянии от Солнца землеподобной планеты, которая вызывает их своим притяжением.
«Мы использовали масштабные вычисления, чтобы показать, что наличие оставшейся неоткрытой землеподобной планеты может объяснить четыре главных ограничения в дальней части Пояса Койпера», — пояснили ученые.
Расчеты показали, что эта твердая землеподобная планета должна быть в 1,5-3 раза тяжелее Земли, а ближайшая точка ее орбиты, наклоненной под углом 30°, расположена на расстоянии 200 астрономических единиц. «Более того, этот сценарий также предсказывает существование новых популяций ТНО, расположенных далее 150 а.е., объясняемых пертурбациями со стороны планеты в Поясе Койпера, что может служить наблюдаемой проверкой существования этой планеты», — заключили астрономы.