Пошук Дев'ятої планети нашої Сонячної системи

Чи можуть дивні орбіти малих далеких об'єктів Сонячної системи привести нас до великого відкриття? Планетний астроном Майк Браун припускає наявність нової гігантської планети, яка ховається на віддалених просторах нашої Сонячної системи, та демонструє, що сліди її присутності, можливо, вже знаходяться у нас перед самим носом.

Я хочу розповісти вам історію
двохсотрічної давності.

У 1820 році французький астроном
Алексіс Бувар

ледь не став другою людиною за історію
людства, хто відкрив планету.

Він відслідковував положення Урана
на зоряному небі,

використовуючи старі зоряні каталоги,

і планета не оберталася довкола Сонця так,

як би, за його розрахунками,
повинна була.

Деколи рухалася трохи швидше,

а деколи трохи повільніше.

Бувар знав, що його розрахунки
ідеально точні.

Значить, дані тих старих зоряних каталогів
були неправильними.

Він сказав тогочасним астрономам:

"Робіть кращі підрахунки".

І вони робили.

Наступні 20 років астрономи витратили

на ретельне відслідковування позиції
Урана на зоряному небі,

але дані все ще не відповідали
розрахункам Бувара.

У 1840 все стало очевидним.

Справа не у старих зоряних каталогах,

справа була у розрахунках.

І астрономи зрозуміли чому.

Вони усвідомили, що там має бути
далека гігантська планета,

трохи далі за орбітою Урана,

яка тягнулася за нею,

деколи пришвидшуючи її рух,

а інколи сповільнюючи.

Яке ж то було розчарування у 1840 році,

коли вони побачили вплив гравітації
цієї далекої величезної планети,

але все ще не знали, як же їм знайти її.

Повірте мені, це справді дуже засмучує.

(Сміх)

Але у 1846 інший французький астроном,

Урбен Ле Вер'є,

опрацював математичні дані

та зрозумів, як передбачити
місцезнаходження планети.

Він відправив свої розрахунки
у Берлінську обсерваторію,

вони направили свій телескоп

і в першу ж ніч знайшли
далеку незначну світлову точку,

яка повільно рухалася небом,

і відкрили Нептун.

Він був у тому ж місці на небі,
де Ле Вер'є і передбачав.

Історія передбачення, невідповідності
та нової теорії,

а також тріумфальне відкриття
є настільки історичною подією,

і завдяки ній Ле Вер'є так прославився,

що люди намагалися одразу ж
зробити щось схоже.

Протягом останніх 163 років

десятки астрономів перевіряли
будь-яку орбітальну невідповідність,

щоб передбачити існування якоїсь
нової планети у Сонячній системі.

І вони завжди помилялися.

Найвідоміше з цих хибних передбачень

було від Персіваля Лоуелла,

який був переконаний, що
за Ураном та Нептуном точно є планета,

яка впливає на їхні орбіти.

Тому, у 1930 році,
коли був відкритий Плутон

в обсерваторії Лоуелла,

усі вирішили, що це і є та сама планета,
існування якої передбачав Лоуелл.

Та вони помилялися.

Виявляється, Уран та Нептун були
точно там, де вони і мають бути.

Минуло ще 100 років,

але Бувар таки мав рацію.

Астрономам слід робити кращі розрахунки.

І, коли вони їх зробили,

ці точніші розрахунки показали,

що немає ніякої планети за межами
орбіт Нептуна та Урана,

а Плутон у тисячі разів менший

і не може ніяк впливати на їхні орбіти.

Отже, незважаючи на те, що Плутон
не став тією планетою,

якою спочатку його вважали,

це було першим відкриттям того,
що зараз ми називаємо

тисячами маленьких крижаних об'єктів
на орбітах за межами планет.

Зараз ви бачите орбіти Юпітера,

Сатурна, Урана та Нептуна,

і в цьому маленькому колі
у самому центрі є Земля,

і Сонце, і майже все,
що ми знаємо та любимо.

А ці жовті кола на периферії

і є тими крижаними тілами
за межами планет.

Ці крижані об'єкти зіштовхуються
та притягуються

гравітаційними полями планет

досить передбачуваним чином.

Все обертається довкола Сонця
точно так, як і потрібно.

Майже.

Отже, у 2003 році

я відкрив те, що було на той час

найвіддаленішим відомим об'єктом
у цілій Сонячній системі.

Важко не помічати це самотнє тіло

і казати: "так, дійсно,
Лоуелл помилявся,

і позаду Нептуна жодної планети,

але можливо, можливо, це і є нова планета.

Питання в тому,

яку ж орбіту вона має довкола Сонця?

Чи рухається довкола Сонця,

як всі планети?

Чи це лише типова складова
з поясу астероїдів,

яку трохи відкинуло, і вона
зараз повертається на своє місце?

На таке ж запитання

астрономи намагалися дати
відповідь стосовно Урана 200 років тому.

Вони переглянули спостереження за Ураном,

зроблені за 91 рік до його відкриття,

щоб побачити його повну орбіту.

Ми не можемо повернутися аж так далеко,

але ми знайшли спостереження
нашого об'єкта 13-річної давнини,

які дозволили з'ясувати,
як він рухається довкола Сонця.

Отже, питання таке:

"Чи він рухається по орбіті
довкола Сонця, як планета,

чи повертається назад,

як одне з тих крижаних тіл?"

І відповідь -

ні.

У нього максимально витягнута орбіта,

і шлях довкола Сонця займає близько
10 тисяч років.

Ми назвали цей об'єкт Седна,

на честь інуїтської богині моря,

на честь холодного, замерзлого простору,
де вона постійно знаходиться.

Зараз ми знаємо, що Седна

приблизно втричі менша за Плутон,

і це досить типовий представник

тих крижаних тіл позаду Нептуна.

Усе досить типово,
окрім цієї дивної орбіти.

Ви можете подивитися
на орбіту і сказати:

"Так, це незвично, 10 тисяч років
довкола Сонця".

Проте не в цьому діло.

Неймовірним є те, що за 10 тисяч років

Седна ні разу не підходить близько
до жодного об'єкта в Сонячній системі.

Навіть за найближчої відстані до Сонця

Седна віддалиться від Нептуна більше,

ніж Нептун від Землі.

Якби Седна мала таку орбіту,

яка б перетинала орбіту Нептуна
довкола Сонця один раз,

це було б справді досить легко пояснити.

Це був би просто об'єкт,

який має кругову орбіту навколо Сонця

у поясі крижаних тіл,

який наблизився одного разу
надто близько до Нептуна,

а потім був відкинутий
і зараз повертається назад.

Та Седна ніколи не наближалася до жодного
відомого у Сонячній системі об'єкта,

який міг би її так виштовхнути.

Це сталося не через Нептун,

але щось же стало причиною.

Саме з 1845 року

ми почали бачити вплив гравітації чогось
поза межами Сонячної системи,

і ми не знали, що це таке.

Насправді ж, я подумав, що знаю відповідь.

Звісно, це могла би бути якась
далека величезна планета

за межами Сонячної системи,

але на той час ця ідея
була такою безглуздою,

і зовсім не схвалювалась,

що я навіть не розглядав її серйозно.

Але 4.5 мільярдів років тому,

коли Сонце сформувалося у кокон із зірок,
сотні інших зірок,

будь-яка із них

могла наблизитися надто близько до Седни

та змістити її на нинішню орбіту,

Коли це скупчення зірок
розсипалося по галактиці,

орбіта Седни, напевно, залишилася
просто як свідчення

самого зародження Сонця.

Я був такий схвильований цією ідеєю,

тим, що ми зможемо подивитися

на наслідки історії народження Сонця,

що я провів наступне десятиліття,

шукаючи об'єкти з орбітою, як у Седни.

За це десятиріччя я не знайшов жодного.

(Сміх)

Але мої колеги, Чад Трухільйо
та Скотт Шеппард, справилися краще

і знайшли декілька об'єктів
з орбітами, як у Седни,

і це надзвичайно захоплює.

Ще цікавіше те,

що вони з'ясували, що усі ці об'єкти

не тільки рухаються по далеких
витягнутих орбітах,

а також мають спільну величину
нечіткого орбітального параметру,

яку у небесній механіці ми називаємо
"аргументом перигелія".

Коли вони усвідомили, що це групується
згідно з аргументом перигелія,

вони одразу ж зраділи,

і сказали, що причиною є далека
величезна планета десь там,

але крім захоплення в цьому
не було жодного сенсу.

Давайте я поясню, чому так,
провівши аналогію.

Уявіть людину, яка йде по площі

і повернулась на 45 градусів вправо.

І є багато припущень, що може статися,

і це дуже легко пояснити, подумаєш.

Але уявіть, коли багато людей

йдуть у різних напрямках по площі,

і усі повернулись на 45 градусів
у той бік, куди вони прямують.

Кожен рухається у різному напрямку,

кожен дивиться у різні сторони,

але всі повернуті на 45 градусів
у той бік, куди прямують.

Що може бути причиною такого явища?

Я не маю жодного уявлення.

Дуже важко вигадати якусь причину,
чому таке могло б відбуватись.

(Сміх)

І це, по суті, те, що нам показує
вже згадане групування,

згідно з аргументом перигелія.

Звичайно, науковці були спантеличені
та припустили, що це або випадковість,

або невірні спостереження.

Вони сказали астрономам:

"Робіть кращі підрахунки".

Я таки ще раз уважно передивився
зроблені розрахунки,

і вони були правильними.

У тих об'єктів справді є спільна

величина згідно з аргументом перигелія,

але її не має бути.

Має бути причина.

Остання частина пазлу опинилася
на своєму місці у 2016,

коли ми з моїм колегою
Костянтином Батигіним,

який працює по сусідству зі мною,

зрозуміли, що причиною
загального спантеличення

було те, що справа не лише
в аргументі перигелія.

Якщо подивитися на ці об'єкти
так, як треба,

то вони, насправді, вишикувані у космосі
в одному напрямку,

і всі рухаються у космосі
в одному напрямку.

Точно як ті люди на площі,
які йдуть в одному напрямку,

і всі дивляться на 45 градусів вправо.

І це легко пояснити.

Усі вони дивляться на щось.

Усі ці об'єкти у зовнішній Сонячній
системі реагують на щось.

Але що це?

Ми з Костянтином протягом цілого року

шукали якесь інше пояснення,
ніж далека гігантська планета

поза межами Сонячної системи.

Ми не хотіли бути кільканадцятими
науковцями, які говорять про цю планету,

і їм знову кажуть, що вони помиляються.

Але через рік

у нас вже не було вибору.

Ми не могли знайти іншого пояснення,

ніж наявність далекої

масивної планети з витягнутою орбітою,

що притягується до Сонячної системи,

та впливає на рух об'єктів

з-поза Сонячної системи.

Вгадайте, що ще може робити така планета.

Пам'ятаєте ту дивну орбіту Седни,

яку ніби витягнули
від Сонця в один бік?

Така планета днями витягувала б
такі орбіти.

Ми знали, що ми на правильному шляху.

І ось ми тут сьогодні.

Фактично, ми у 1845, у Парижі.

(Сміх)

Ми спостерігаємо вплив гравітації
далекої величезної планети

і намагаємося провести розрахунки,

які б показали нам,
куди направити наші телескопи,

щоб знайти цю планету.

Ми провели широкомасштабні
комп'ютерні моделювання,

місяці аналітичних розрахунків,

і ось, що я можу вам розповісти наразі.

По-перше, ця планета,
яку ми називаємо Дев'ятою планетою,

тому що так і є,

Дев'ята планета у шість разів
важча за Землю.

Вона не "трохи менша за Плутон",

і не будемо сперечатися, чи це планета,
чи ніщо.

Це п'ята за величиною планета
усієї нашої Сонячної системи.

Для ознайомлення дозвольте показати
вам розміри наших планет.

Позаду величезні Юпітер та Сатурн.

Поруч з ними трохи менші
Уран та Нептун.

Зверху планети земної групи:
Меркурій, Венера, Земля та Марс.

Ви можете навіть бачити пояс

крижаних тіл позаду Нептуна,
до яких належить і Плутон -

успіху вам, знайти де саме він.

А це Дев'ята планета.

Дев'ята планета - велика.

Дев'ята планета така велика,

що вам, напевно, дуже цікаво,
чому ми її досі не знайшли.

Так, Дев'ята планета велика,

але вона також дуже, дуже далеко.

Приблизно у 15 разів далі за Нептун.

І це робить її у 50 000 разів
менш виразнішою за Нептун.

На додачу, небо насправді неосяжне.

Ми звузили пошуки наших припущень

до відносно невеликої ділянки неба,

але пройдуть роки,

перш ніж ми систематично дослідимо
цю ділянку неба

потужним телескопом,

щоб побачити щось таке далеке
та настільки невиразне.

За щасливого випадку, нам, може,
і не доведеться цього робити.

Точно так, як Бувар використав
невизнані спостереження за Ураном

за 91 рік до його відкриття,

я впевнений, що є невпізнанні зображення,

які вказують на місцезнаходження
Дев'ятої планети.

Потрібно провести масштабні
обчислювальні дії,

щоб опрацювати всі старі дані

та обрати ту одну нечітку
рухому планету.

Але процес вже запущений.

І, я вважаю, що ми вже близько.

Я би сказав, готуйтеся.

Ми не збираємося претендувати
на славу Ле Вер'є:

"зробити підрахунки,

знайти планету за одну ніч,

яка буде на тому місці,
де ви й передбачали".

Але я впевнений,
що в найближчі кілька років

десь якийсь астроном

знайде слабку світлову точку,

що повільно рухається небом,

та тріумфально оголосить
відкриття нової,

досить імовірно, що не останньої,

справжньої планети нашої Сонячної системи.

Дякую.

(Оплески)