Ewentualne istnienie dziewiątej planety Układu Słonecznego stało się znane w styczniu 2016 roku. Planeta X wiąże się z pochyleniem osi obrotu Słońca, zniszczeniem układu planetarnego i wystąpieniem kataklizmów na Ziemi. Jednocześnie naukowcy posunęli się naprzód w zrozumieniu roli tego ciała niebieskiego w Układzie Słonecznym, stworzyli model jego wewnętrznej struktury i zaproponowali hipotezy wyjaśniające pochodzenie Planety X. „Lenta.ru” opowiada o najnowszych badaniach.
O możliwym odkryciu Planety X poza orbitą Plutona poinformowali astronomowie Mike Brown i Konstantin Batygin z California Institute of Technology w Pasadenie (USA). Prawdopodobna dziewiąta planeta Układu Słonecznego jest około dziesięć razy cięższa od Ziemi i krąży wokół gwiazdy po wydłużonej orbicie (i w płaszczyźnie nachylonej względem orbity Ziemi) z okresem 15 tysięcy lat. Pod względem właściwości fizycznych i chemicznych przypomina lodowych olbrzymów Urana i Neptuna. Według Browna i Batygina ten obiekt kosmiczny 4,5 miliarda lat temu został wybity z dysku protoplanetarnego w pobliżu Słońca.
Najbliższa odległość od Słońca do Słońca to 200 jednostek astronomicznych (to siedem razy więcej niż od Słońca do Neptuna). Maksymalna odległość Planety X szacowana jest na 600-1200 jednostek astronomicznych, co umieszcza jej orbitę poza pasem Kuipera, w którym znajduje się Pluton. Brown i Batygin szacują prawdopodobieństwo błędu na 0,007 procent. Naukowcy odkryli nową planetę, analizując zakłócenia grawitacyjne, jakie wywiera na inne ciała niebieskie.
Fizyka i chemia
Astronomowie Esther Linder i Christoph Mordasini z Uniwersytetu w Bernie (Szwajcaria) doszli do następujących wniosków dotyczących właściwości fizykochemicznych tego ciała niebieskiego. Promień jest 3,7 razy większy niż promień Ziemi. Temperatura atmosfery, składającej się z wodoru i helu, wynosi minus 226 stopni Celsjusza. Pod osłoną gazową znajduje się warstwa lodu wodnego o temperaturze minus 63 stopni Celsjusza. Jeszcze głębiej - cienka warstwa płaszcza krzemianowego, pod którą ukryty jest żelazny rdzeń. Jego temperaturę szacuje się na 3,4 tys. Stopni Celsjusza. Według astronomów Planeta X emituje około tysiąc razy więcej energii niż pochłania i stopniowo się ochładza. Naukowcy uważają, że Planeta X jest mniejszą kopią gazowych gigantów Urana i Neptuna.
Możliwa struktura planety X
Film promocyjny:
Zdjęcie: Esther Linder, Christoph Mordasini, Universität Bern
Amerykańscy astronomowie uważają, że planeta X ma kolor ciemnoniebieski, ciemniejszy od Neptuna, który ma ciemnoniebieski odcień w zakresie optycznym, oraz Urana z jasnoniebieską gazową otoczką. Ponieważ temperatury na Planecie X są wyjątkowo niskie, w atmosferze praktycznie nie ma metanu, w przeciwieństwie do obwiedni gazowej Neptuna. Według naukowców związek ten skrapla się i znajduje się u podstawy atmosfery planety lub jej chmur.
Gość odwiedzający
Jeśli Brown i Batygin uważają, że Planeta X została wybita z dysku protoplanetarnego w pobliżu Słońca, to ich koledzy ze Szwecji i Francji myślą inaczej: ciało niebieskie może być egzoplanetą, którą Słońce przechwyciło z pobliskiej gwiazdy. W swojej pracy naukowcy rozważali scenariusz, zgodnie z którym Planeta X została przechwycona przez Słońce z innej gwiazdy w jej gromadzie urodzeniowej. Słońce znajdowało się w grupie kilku tysięcy młodych gwiazd, a planety poruszały się między nimi z małą prędkością (około kilometra na sekundę).
Orbit of Planet X (zaznaczone na żółto)
Zdjęcie: Caltech / R. Hurt (IPAC)
Wymaga to jednoczesnego spełnienia trzech warunków. Po pierwsze, przechwycenie Planety X przez Słońce powinno nastąpić w odległości około 150 jednostek astronomicznych od niej (aby uniknąć zakłóceń z pasa Kuipera). Po drugie, egzoplaneta musiała krążyć wokół innej gwiazdy w gromadzie w dużej odległości od niej (od stu jednostek astronomicznych). Pozwoliłoby to Słońcu przezwyciężyć wpływ swojej pierwszej gwiazdy na Planetę X. Trzeci warunek jest taki, że po przechwyceniu egzoplanety przez Słońce możliwe jest odtworzenie aktualnej dynamicznej konfiguracji Układu Słonecznego. W modelowaniu przeprowadzonym w ramach problemu N-ciała astronomowie wykazali, że wszystkie trzy warunki mogą być spełnione.
Astronomowie uważają, że faza gromady trwa około stu milionów lat, a to wystarcza do rozmieszczenia masywnych i odległych planet (takich jak Neptun) między najcięższymi gwiazdami. Podobnie można wyjaśnić naturę wielu trans-neptunowych obiektów w pasie Kuipera - tych znajdujących się w odległości od 30 do 55 jednostek astronomicznych od Słońca.
Posprzątać
Planeta X, według hiszpańskich i brytyjskich astronomów, jest w stanie zaburzyć orbity ciał niebieskich w Układzie Słonecznym i wyrzucić je z niego. Naukowcy przeanalizowali wpływ planety X na ruch sześciu ekstremalnych obiektów poza orbitą Neptuna, których półświatła większa oś przekracza 150 jednostek astronomicznych, a peryhelium to 30 jednostek astronomicznych.
Symulacje wykazały, że orbity planety karłowatej Sedna i kandydata na 2012 VP113 pozostaną stabilne przez następnych kilkaset milionów lat. Z drugiej strony trajektorie obiektów transneptunowych 2004 VN112, 2007 TG422 i 2013 RF98 (te ciała niebieskie osiągają średnicę 100-300 kilometrów) są niestabilne i po kilkudziesięciu milionach lat mogą zostać wyrzucone z Układu Słonecznego przez Planetę X.
Również wpływ planety X, astronomów francuskich i brazylijskich wyjaśnił nachylenie płaszczyzny Laplace'a Układu Słonecznego. Naukowcy zbadali dynamikę czterech gigantycznych planet - Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Każde z tych ciał niebieskich wpływa na całkowity wektor momentu pędu układu słonecznego, prostopadle do płaszczyzny Laplace'a. Astronomowie zbadali wpływ Planety X na Słońce i planety olbrzymów. Okazało się, że efekt ten wyjaśnia nachylenie sześciu stopni między płaszczyzną Laplace'a a płaszczyzną równika słonecznego.
Model analityczny opisuje wielkość pochylenia w zależności od masy, mimośrodu (parametr wydłużenia orbity), półoś wielkiej orbity Planety X oraz charakterystyki gigantów. Kilka dni przed publikacją tego odkrycia astronom Elizabeth Bailey przedstawiła podobne wnioski we współpracy z odkrywcami Planety X.
Model ruchu słońca
Obraz: arXiv.org
Niektórzy naukowcy odważyli się również postawić odważniejsze hipotezy. Astrofizycy Daniel Whitmeier i John Mats ze Stanów Zjednoczonych obwinili Planetę X za masowe wymieranie zwierząt na Ziemi, które następuje co 27 milionów lat. Teoria opiera się na fakcie, że orbita rotacji Planety X wokół Słońca powoli się przechyla i co 27 milionów lat przecina pas Kuipera (znajdujący się od 30 do 55 ja od Słońca). Prowadzi to do zaburzeń grawitacyjnych, a Planeta X wypycha komety z pasa Kuipera do wnętrza Układu Słonecznego. Bombardują planety (w tym Ziemię). Gdy zbliżają się do Słońca, rozpadają się na fragmenty, utrudniając promieniom słonecznym dotarcie do ciał niebieskich (w tym Ziemi).
Zdaniem naukowców ten scenariusz jest najbardziej akceptowalny dla kosmicznego wyjaśnienia masowego wymierania zwierząt. Dwa inne scenariusze - jak zauważają autorzy - obecność drugiej gwiazdy obok Słońca i pionowe oscylacje gwiazdy, gdy obraca się ona wokół centrum galaktyki, nie mają potwierdzenia paleontologicznego. Po raz pierwszy Whitmeier i Mats przedstawili swoją hipotezę w 1985 roku. Ich badanie zostało opublikowane przez Nature and Time (ze zdjęciem na okładce). Zgodnie ze wstępną hipotezą naukowców, Planeta X jest od jednego do pięciu razy cięższa od Ziemi i znajduje się sto razy dalej od Słońca.
Co dalej
Astronomowie Carlos i Raul de la Fuente Marcos uważają, że poza orbitą Plutona nie ma jednej, ale dwie superziemi. Dostępne dane dotyczące precesji peryhelium Sedny, 148209, 2004 VN112, 2007 TG422, 2010 GB174, 2012 VP113 i 2013 RF98, są, według pracy autorów, dobrym wyjaśnieniem, jeśli założymy obecność co najmniej dwóch olbrzymich ciał niebieskich, z których jedno może być planetą. X. Od 2014 roku Carlos i Raul de la Fuente Marcos rozmawiają o możliwości istnienia dwóch superziemi poza Plutonem.
Wszystkie wnioski dotyczące Planety X nie są oparte na bezpośrednich obserwacjach, ale na analizie jej wpływu na inne ciała niebieskie i danych z symulacji komputerowej. Według astronomów do bezpośredniego odkrycia Planety X wystarczy 20 dni obserwacji w japońskim Obserwatorium Subaru na Hawajach (USA). Naukowcy mają nadzieję zarezerwować na to czas w obserwatorium. Wtedy, według Browna i Batygina, ostatecznie zostanie udowodnione istnienie Planety X.
Andrey Borisov