В поисках Девятой планеты Солнечной системы

Могут ли странные орбиты маленьких удалённых объектов нашей Солнечной системы привести нас к большому открытию? Планетарный астроном Майк Браун предполагает существование новой гигантской планеты, скрывающейся далеко-далеко в Солнечной системе, и показывает нам, что мы уже сейчас можем быть свидетелями её существования.

Я хочу рассказать историю,
которая произошла 200 лет назад.

В 1820 году Алексис Бувар,
французский астроном,

чуть не стал вторым человеком
за всю историю, кто открыл планету.

Он отслеживал положение
Урана в ночном небе,

используя старые каталоги звёзд,

и путь Урана вокруг Солнца

отличался от того, который,
по его мнению, должен быть.

Иногда он двигался слишком быстро,

иногда — слишком медленно.

Бувар был уверен,
что его предположения верны.

Это означало, что в тех старых каталогах
звёзд были допущены ошибки.

Он сказал астрономам, своим коллегам:

«Делайте более точные измерения».

Они так и поступили.

В течение следующих двух десятилетий

учёные скрупулёзно отслеживали
нахождение Урана на небе,

но предположения Бувара
всё равно не подтверждались.

В 1840 году всё стало на свои места.

Проблема заключалась
не в старых каталогах звёзд,

ошибка была в прогнозах.

Теперь астрономы знали её причину.

Они поняли, что должна быть
какая-то далёкая гигантская планета

сразу же за орбитой Урана,

которая тянула его вперёд по этой орбите,

иногда тащила за собой слишком быстро,

но иногда сдерживала.

Возможно, тогда, в 1840 году,

учёных удручало то, что они могли
наблюдать эффекты притяжения

гигантской планеты,
но не знали, как её обнаружить.

Поверьте, это очень
подрывает веру в свои силы.

(Смех)

И вот в 1846 году
другой французский астроном,

Урбен Леверье,

делая математические расчёты,

выяснил, как cпрогнозировать
расположение планеты.

Он отправил свои гипотезы
в Берлинскую обсерваторию,

учёные настроили свой телескоп

и в первую же ночь обнаружили
едва заметную светящуюся точку,

которая медленно двигалась по небу.

Так они открыли Нептун.

Он находился совсем рядом с тем местом,
которое предсказал Леверье.

Вся эта история с предсказаниями
и нестыковками, новая теория

и триумфальное открытие
уже стали классикой,

они сделали Леверье знаменитостью,

и люди в одночасье захотели
стать причастными к этому событию.

За последние 163 года десятки астрономов

использовали подобный метод
предполагаемых расхождений в орбитах,

пытаясь предсказать существование
новой планеты в Солнечной системе.

Но они всё время ошибались.

Самые известные из этих
ошибочных прогнозов

принадлежат Персивалю Лоуэллу,

который был убеждён, что сразу за Ураном
и Нептуном должна быть некая планета,

влияющая на их орбиты.

Поэтому, когда в 1930 году открыли Плутон

в обсерватории Лоуэлла,

все предположили, что это должна быть
та планета, которую предсказал Лоуэлл.

Они ошибались.

Оказалось, что Уран и Нептун находились
именно там, где им и положено быть.

Потребовалось 100 лет,

чтобы признать, что Бувар был прав.

Астрономам необходимо было сделать
более точные измерения.

И когда они их сделали,

стало очевидным,

что за орбитами Урана и Нептуна
не было никакой планеты,

а размер Плутона был слишком мал,

чтобы оказывать хоть
какое-то влияние на их орбиты.

Так что, хотя и оказалось,
что Плутон не та планета,

о которой думали первоначально,

открытие заключалось в том,

что на орбите вокруг планет могут быть
тысячи крошечных объектов изо льда.

Вот орбиты Юпитера,

Сатурна, Урана и Нептуна,

а вот в самом центре
этого маленького круга — Земля,

а ещё Солнце и почти всё,
о чём мы знаем и что любим.

И жёлтые круги по краям —

и есть эти ледяные объекты
за орбитами планет.

Гравитационные поля планет перемещают

эти ледяные объекты вперёд-назад

по проторённым путям.

Всё вращается вокруг Солнца
именно так, как и должно вращаться.

Почти.

В 2003 году

я обнаружил то, что тогда было

самым далёким известным объектом
во всей Солнечной системе.

Так и хочется, глядя на этот
одинокий далёкий объект,

признать, что, конечно, Лоуэлл ошибался:

за Нептуном не было планеты,

но, возможно, это новая планета.

Главный вопрос состоял в том,

по какой орбите
она вращалась вокруг Солнца.

Вращается ли она по кругу,

как и положено планете?

Или это просто один из множества
объектов в ледяном поясе,

который выбился из общей массы,
а теперь пытается вернуться на своё место?

Именно на этот вопрос об Уране

учёные пытались найти ответ 200 лет назад.

И при этом они использовали
неучтённые данные наблюдений за Ураном,

которые были сделаны
за 91 год до его открытия

с целью определения его орбиты.

Мы не могли вернуться так далеко назад,

поэтому нашли наблюдения,
сделанные 13 годами ранее,

что позволило понять
способ его вращения вокруг Солнца.

Вопрос в том,

вращается ли он вокруг Солнца
по кругу, как все планеты,

или возвращается обратно,

как все типичные ледяные объекты.

И ответ оказался

отрицательным.

Его орбита имеет сильно
вытянутую форму, а это значит,

что чтобы обогнуть Солнце,
ему понадобится 10 000 лет.

Мы назвали этот объект Седна,

в честь богини морей
и морской фауны у эскимосов,

потому что место его обитания —
холодные ледяные просторы Вселенной.

Сегодня нам известно, что Седна

почти в три раза меньше Плутона.

Это один из относительно типичных

ледяных объектов,
расположенных за Нептуном.

В целом он ничем не выделяется,
за исключением странной орбиты.

Взглянув на орбиту, вы, возможно, скажете:

«Да, невероятно...
10 000 лет, чтобы обогнуть Солнце».

Но это не самое странное.

Самое удивительное то,
что в течение этих 10 000 лет

Седна не подходит близко ни к какому
другому объекту в Солнечной системе.

Даже при самом близком
приближении к Солнцу

Седна находится дальше от Нептуна,

чем сам Нептун находится дальше от Земли.

Если бы у Седны была такая же орбита,

соприкасающаяся с орбитой Нептуна
при прохождении вокруг Солнца,

то не составило бы труда
объяснить данное явление.

Это был бы просто объект,

который двигался вокруг Солнца

в поясе ледяных объектов:

в какой-то момент
он приближался бы к Нептуну

и, благодаря эффекту рогатки,
возвращался бы на своё место.

Но Седна никогда не приближается
ни к одному из известных нам объектов,

которые могли бы создать
этот эффект рогатки.

Это не может быть влиянием Нептуна,

но что-то влиять должно.

Впервые, начиная с 1845 года,

мы наблюдали гравитационные эффекты
во внешней части Солнечной системы,

но не знали, что их создаёт.

Я действительно думал,
что знаю правильный ответ.

Конечно, это могла быть
какая-то далекая гигантская планета

во внешней Солнечной системе,

но в то же время идея
была настолько нелепой

и настолько себя дискредитировала,

что я не принял её всерьёз.

Но 4,5 миллиарда лет назад,

когда Солнце сформировалось
в коконе сотен других звёзд,

любая из них

могла бы подойти слишком близко к Седне

и исказить ту орбиту, которую
мы имеем на сегодняшний момент.

Когда это скопление звёзд
рассеялось и стало галактикой,

орбита Седны осталась бы лишь
палеонтологической летописью

ранней истории Солнца.

Я был так поглощён этой идеей,

идеей о том, что мы могли бы увидеть

момент создания Солнца,

что провёл следующие десять лет

в поисках других объектов
с такой же орбитой, как у Седны.

И за эти десять лет я не нашёл ничего.

(Смех)

Но мои коллеги Чад Трухильо
и Скотт Шеппард сделали свою работу лучше

и нашли несколько объектов
с орбитами как у Седны, —

я был в полнейшем восторге.

Но что ещё более интересно,

они обнаружили, что все эти объекты

находятся не только на этих
удалённых, вытянутых орбитах,

но и имеют общее значение
неясного орбитального параметра,

которое в механике небесных тел
называется аргументом перигелия.

Поняв, что объекты
объединились в аргумент перигелия,

они были несказанно рады.

Они подумали, что это должно быть
вызвано далёкой гигантской планетой,

что и правда интересно,
только в этом нет никакого смысла.

Позвольте мне объяснить
это с помощью аналогии.

Представьте себе человека,
идущего по площади

и смотрящего под углом
в 45 градусов вправо от себя.

Этому может быть много причин,

это очень легко объяснить,
ничего особенного.

Теперь представьте много разных людей,

идущих в разных направлениях по площади,

но все смотрят под углом в 45 градусов
относительно своего движения.

Все двигаются в разных направлениях,

все смотрят в разных направлениях,

но под углом в 45 градусов
относительно своего движения.

Что могло вызвать нечто подобное?

Я понятия не имею.

Очень сложно придумать причину,
чтобы произошло нечто подобное.

(Смех)

И это именно то,

о чём нам говорило
скопление в аргументе перигелия.

Учёные были озадачены и предположили,
что это просто случайность

и неправильные вычисления.

Они сказали астрономам:

«Сделайте более тщательные измерения».

На самом деле я очень внимательно
изучил их данные,

и они оказались верными.

У всех этих объектов

было одинаковое значение
аргумента перигелия,

но так не должно было быть.

Что-то должно было быть причиной этого.

Последний пазл головоломки
обрёл своё место в 2016 году,

когда мы с Константином Батыгиным,

который работал
в соседнем кабинете, поняли,

что аргумент перигелия

только частично объяснял причину явления.

Если определённым образом
взглянуть на эти объекты,

они фактически выстроятся
в космосе в одном направлении

и под одним углом.

Точно также, как все те люди, идущие
по площади в одном направлении

и смотрящие под углом
в 45 градусов вправо.

Это легко объяснить.

Они все на что-то смотрят.

И все эти объекты во внешней
Солнечной системе на что-то реагируют.

Но на что?

Мы с Константином потратили год,

пытаясь найти другое объяснение,
кроме удалённой гигантской планеты

во внешней Солнечной системе.

Мы не хотели стать 33-м и 34-м человеком
в истории, предложив ту же самую гипотезу,

и услышать, что мы неправы.

Но год спустя

у нас не осталось другого выбора.

Мы не могли придумать другого объяснения,

кроме как существование удалённой,

огромной планеты на вытянутой орбите,

наклонённой к остальной Солнечной системе,

что оказывает влияние на те объекты

во внешней Солнечной системе.

Угадайте, что ещё может
делать такая планета.

Помните странную орбиту Седны,

как будто её тянуло от Солнца
в одном направлении?

Подобная планета создавала бы
подобные орбиты постоянно.

Мы поняли, что напали на след.

И вот что мы имеем на сегодняшний день.

Фактически мы в 1845 году в Париже.

(Смех)

Мы видим гравитационное воздействие
удалённой гигантской планеты,

мы пытаемся сделать вычисления,
которые указали бы,

куда смотреть, куда направить
наши телескопы,

чтобы найти эту планету.

Мы проделали бесчисленное
множество компьютерных моделей,

провели долгие месяцы
за аналитическими вычислениями,

и вот что я могу сказать вам
на сегодняшний день.

Во-первых, эта планета,
которую мы называем Девятая планета,

потому что она таковой и является.

Планета Девять имеет массу
в 6 раз больше массы Земли.

Это совсем не чуть-чуть-меньше-Плутона,

давайте-поспорим-о-том-планета-ли-это.

Это пятая по величине планета
во всей нашей Солнечной системе.

Для наглядности покажу размеры планет.

Вот там подальше вы видите
массивные Юпитер и Сатурн.

Рядом, немного поменьше, Уран и Нептун.

В верхнем углу планеты земной группы:
Меркурий, Венера, Земля и Марс.

Вы даже можете увидеть пояс

ледяных тел за пределами орбиты Нептуна,
к которому относится и Плутон,

угадайте, который из них он.

А вот Девятая планета.

Девятая планета большая.

Она настолько большая,

что вы наверняка спросите,
почему же её до сих пор не обнаружили.

Девятая планета большая,

но она очень-очень далеко.

Приблизительно в 15 раз
дальше, чем Нептун.

И по этой причине свет от неё
почти в 50 000 раз слабее, чем от Нептуна.

Да и небо само по себе огромно.

Мы сузили наш круг поисков до,
как мы думаем, области,

где она находится, — небольшой части неба.

Но это всё равно займёт годы,

чтобы систематически
осматривать площадь неба

с помощью больших телескопов,
которые нам нужны,

чтобы увидеть то, что далеко
от нас и поэтому хуже видно.

К счастью, возможно,
нам это и не понадобится.

Так же, как Бувар использовал
неподтверждённые наблюдения Урана

за 91 год до его открытия,

готов поспорить, что существуют
неопознанные изображения,

которые показывают
местоположение Девятой планеты.

Это будет грандиозная задача
в мире вычислений —

перепроверить все старые данные

и обнаружить эту едва движущуюся планету.

Но мы уже в пути.

И я думаю, что мы уже близки к этому.

Так что я бы сказал: «Готовьтесь».

Мы не собираемся соперничать с Леверье:

сделать прогноз,

за одну ночь найти планету

рядом с предполагаемым местом.

Но я готов поспорить,
что в ближайшую пару лет

где-нибудь какой-нибудь астроном

обнаружит слабую точку света,

медленно движущуюся по небу,

и триумфально объявит об открытии новой

и, возможно, не последней

планеты в нашей Солнечной системе.

Спасибо.

(Аплодисменты)