Загадкова периферія Сонячної системи

Окраїни нашої Сонячної системи можна порівняти із земними океанами. Так само, як вони (в космічних масштабах) майже у нас під рукою, але нам важко їх досконально розглянути. Ми знаємо багато інших віддалені області космосу краще, ніж області пояса Койпера за межами орбіти Нептуна та хмари Оорта за межами (1).

Зонд New Horizons він уже на півдорозі між Плутоном та його наступною дослідною метою, об'єктом 2014 рік₆₉ w пояс Койпера. Це область за орбітою Нептуна, починаючи з 30 а. е. (або а. е., що є середньою відстанню Землі від Сонця) і закінчуючи приблизно в 100 а. е. від Сонця.

1. Пояс Койпера та хмара Оорта

Безпілотний літальний апарат New Horizons, який зробив історичні фотографії Плутона в 2015 році, вже віддалений від нього на понад 782 млн км. Коли він досягає МУ₆₉ (2) встановить, як зазначено Алан Стерн, головний вчений місії, найдальший рекорд дослідження світу в історії людської цивілізації

Планетоїдний МУ₆₉ є типовим об'єктом пояса Койпера, що означає, що його орбіта майже кругова і залишається в орбітальному резонансі з його орбітальним Нептуном. Об'єкт був виявлений телескопом Хаббл у червні 2014 року і був обраний як одна з наступних цілей місії New Horizons. Експерти вважають, що MU₆₉ діаметром менше ніж 45 км. Проте найважливішим завданням космічного корабля є детальніше вивчення пояса Койпера. Дослідники НАСА хочуть оглянути понад двадцять об'єктів у цьому районі.

2. Траєкторія польоту зонда New Horizons

15 років стрімких змін

Уже в 1951 р Джерард Койпер, чиє ім'я носить ближня межа Сонячної системи (далі це хмара Оорта), він передбачив, що астероїди також обертаються за межами орбіти найдальшої планети в нашій системі, тобто Нептуна, і Плутона позаду нього. Перший із них, названий KV1992 1 року випускуОднак він був виявлений лише у 1992 році. Типовий розмір карликових планет та астероїдів поясу Койпера не перевищує кількох сотень кілометрів. За оцінками, кількість об'єктів пояса Койпера діаметром понад 100 км сягає кількох сотень тисяч.

Хмара Оорта, що тягнеться за межі пояса Койпера, утворилася мільярди років тому, коли хмара газу і пилу, що колапсує, утворила Сонце і планети, що обертаються навколо нього. Залишки невикористаної матерії були потім викинуті далеко за межі орбіт найдальших планет. Хмара може складатися з мільярдів крихітних тіл, що розкидані навколо Сонця. Її радіус сягає навіть сотень тисяч астрономічних одиниць, та її загальна маса може приблизно 10-40 разів перевищувати масу Землі. Існування такої хмари матерії було передбачено в 1950 голландським астрономом Ян Х. Оорт. Є підозра, що гравітаційні дії близьких зірок іноді виштовхують в наш регіон окремі об'єкти хмари Оорта, створюючи з них довгоживучі комети.

П'ятнадцять років тому, у вересні 2002 року, було відкрито найбільше тіло Сонячної системи з моменту відкриття Плутона в 1930 році, і це стало відкриттям нової ери відкриттів та стрімких змін в образі периферії Сонячної системи. З'ясувалося, що невідомий об'єкт обертається навколо Сонця раз на 288 років на відстані 6 млрд км, що більш ніж у сорок разів перевищує відстань між Землею та Сонцем (Плутон та Нептун знаходяться на відстані всього 4,5 млрд км). Першовідкривачі, астрономи з Каліфорнійського технологічного інституту, дали йому ім'я Кваоара. За ранніми розрахунками він повинен був мати діаметр 1250 км, що більше половини діаметра Плутона (2300 км). Нові купюри змінили цей розмір на 844,4 км.

У листопаді 2003 року об'єкт було виявлено 2003 ВБ 12, названий пізніше Точка, від імені ескімоської богині, відповідальної за створення морських тварин Суть формально належить не поясу Койпера, а ЕТНО клас – тобто щось середнє між поясом Койпера та Хмарою Оорта. З того часу наші знання про цю область стали збільшуватися разом із відкриттями інших об'єктів, серед яких можна назвати, наприклад, Makemake, Хауме або Еріс. Водночас почали виникати нові питання. Навіть ранг Плутона. Зрештою, як відомо, його виключили з елітної групи планет.

Астрономи продовжують відкривати нові прикордонні об'єкти.3). Одним із найновіших є карликова планета ДіДі. Знаходиться за 137 млрд км від Землі. Він звертається навколо Сонця за 1100 років. Температура з його поверхні досягає -243°С. Його виявили завдяки телескопу ALMA. Його назва є скороченням від «Віддалений карлик».

3. Транснептунові об'єкти

примарна загроза

На початку 2016 року ми повідомили МТ про отримання непрямих доказів існування дев'ятої, поки що невідомої планети Сонячної системи.4). Пізніше вчені шведського університету Лунда заявили, що вона утворилася не в Сонячній системі, а була екзопланетою, захопленою Сонцем. Комп'ютерне моделювання Олександра Мустилья та його колеги припускають, що молоде сонце «вкрало» його в іншої зірки. Це могло статися, коли дві зірки наблизилися одна до одної. Потім дев'ята планета була викинута зі своєї орбіти іншими планетами і придбала нову орбіту, дуже далеку від батьківської зірки. Пізніше дві зірки знову виявилися далеко одна від одної, але об'єкт залишився на орбіті навколо Сонця.

Вчені з Лундської обсерваторії вважають, що їхня гіпотеза є найімовірнішою з усіх, адже немає кращого пояснення аномаліям на орбітах об'єктів, що обертаються навколо пояса Койпера. Десь там ховалась від наших очей таємнича гіпотетична планета.

Гучне мовлення Константина Батигіна i Майк Браун з Каліфорнійського технологічного інституту, які заявили в січні 2016 року про те, що знайшли ще одну планету далеко за орбітою Плутона, змусили вчених говорити про це так, ніби вже було відомо, що десь на околиці Сонячної системи обертається ще одне велике небесне тіло. . . Він буде трохи меншим за Нептун і буде обертатися навколо Сонця по еліптичній орбіті не менше 15 20-4,5 XNUMX. роки. Батигін і Браун стверджують, що ця планета була викинута на околицю Сонячної системи, ймовірно, в ранній період її розвитку близько XNUMX млрд років тому.

Команда Брауна порушила питання про труднощі у поясненні існування так званого Скеля Койпера, тобто свого роду розрив у транснептуновому поясі астероїдів. Це легко пояснити гравітацією невідомого масивного об'єкту. Вчені також вказали на звичайну статистику, згідно з якою на тисячі фрагментів гірських порід Хмари Оорта та пояси Койпера мають припадати сотні астероїдів завдовжки кілька кілометрів і, можливо, одна або кілька великих планет.

4. Одна із візуальних фантазій про Планету X.

На початку 2015 року НАСА опублікувало результати спостережень космічного телескопа Wide-Field Infrared Survey Explorer – WISE. Вони показали, що в космосі на відстані до 10 тис. разів більше, ніж від Сонця до Землі, не вдалося знайти Планету X. WISE, проте, здатний виявляти об'єкти розміром не менше Сатурна, і тому небесне тіло розміром з Нептун могло вислизнути від нього уваги. Тому вчені також продовжують пошуки за допомогою XNUMX-метрового телескопа Кека на Гаваях. Поки що безрезультатно.

Не можна не згадати про концепцію спостереження загадкової «невдалої» зірки, коричневого карлика - що зробило б Сонячну систему подвійною системою. Близько половини зірок, видимих ​​на небі, є системами, що складаються з двох і більше компонентів. Наша подвійна система може утворити жовтий карлик (Сонце) разом із меншим і набагато холоднішим коричневим карликом. Проте нині ця гіпотеза видається малоймовірною. Навіть якби температура поверхні коричневого карлика становила лише кілька сотень градусів, наше обладнання все одно могло б її зафіксувати. Обсерваторія Джеміні, телескоп Спітцер та WISE вже встановили існування більш як десяти таких об'єктів на відстанях до ста світлових років. Так що якщо супутник сонця справді десь там, ми мали помітити його вже досить давно.

А може, планета була, але її більше нема? Американський астроном із Південно-Західного науково-дослідного інституту в Боулдері, штат Колорадо (SwRI), Давид Незвірний, у статті, опублікованій у журналі Science, доводить, що наявність так званого яєчка в поясі Койпера слід п'ятого газового гігантаякий був там на початку формування Сонячної системи. Наявність безлічі уламків льоду у цій галузі вказувало б існування планети розміром з Нептун.

Вчені називають ядро ​​пояса Койпера набором із тисяч транснептунових об'єктів зі схожими орбітами. Незграбний використав комп'ютерне моделювання, щоб змоделювати рух цього «ядра» за останні 4 мільярди років. У своїй роботі він використав так звану Модель Ніцци, яка описує принципи міграції планет для формування Сонячної системи.

Під час міграції Нептун, що знаходиться на відстані 4,2 ​​млрд км від Сонця, раптово змістився на 7,5 млн км. Астрономи не знають чому це сталося. Передбачалося гравітаційний вплив інших газових гігантів, насамперед Урана або Сатурна, але нічого не відомо про будь-які гравітаційні взаємодії між цими планетами. Згідно з Незвірним, Нептун, мабуть, залишався у гравітаційному зв'язку з якоюсь додатковою крижаною планетою, яка під час міграції була витіснена зі своєї орбіти у бік пояса Койпера. У ході цього процесу планета розкололася і породила тисячі величезних крижаних об'єктів, відомих зараз як її ядро ​​або транснептуніани.

Зонди серії Вояджер і Піонер через кілька років після запуску стали першими земними апаратами, що перетнули орбіту Нептуна. Місії розкрили багатство далекого поясу Койпера, ожививши безліч дискусій про походження та структуру Сонячної системи, які, як виявилося, виходять далеко за межі чийогось припущення. Жоден з зондів не потрапив на нову планету, але ті, що тікають Піонерські 10 і 11, прийняли несподівану траєкторію польоту, яка була помічена ще в 80-х рр.