Не были мы ни на какой Нибиру!

alex_anpilogov — 20.12.2015 — Технологии

Народ, ожидающий Немезиду, Нибиру и ужасных звероящеров в человеческом или в собственном обличии — может уже готовить шапочки из фольги и смазывать свой личный РПК.
А вот учёные, судя по всему, что в очередной раз что-то обнаружили на задворках нашей Солнечной системы.
Как я уже писал, тёмное и якобы «пустое» пространство между звздами, судя по всему, достаточно плотно заполнено различными объектами — конечно, насколько вообще может быть заполненным веществом межзвёздное пространство, где 1 миллион километров между объектами — это практически «рядом».

Там, за орбитой Нептуна, в холодном и тёмном космосе, судя по всему, идёт своя, очень неспешная и размеренная жизнь, в которой даже Юпитер с его практически 12-летним периодом обращения вокруг Солнца — просто-таки волчок.

Какие же сюрпризы может нам ещё преподнести неисследованные толком парочка световых лет расстояния, которые и составляют половину пути от Солнца до ближайших к нам звёзд и входят в так называемую «сферу Хилла» нашего светила?

Для начала — карта ближайших к нам звёзд, для понимания масштаба происходящего и прорисовки «звёздной географии»:



Ещё пять лет назад даже на этой карте нашего ближайшего окружения звёзд было вдвое меньше: звёздная пара WISE 1049-5319 или «Луман 16» была открыта в марте 2013 года, а звезда WISE 0855-0714, тоже открытая Кевином Луманом в 2014 году, пока и просто болтается в литературе под своим каталожным номером со строкой звёздных координат.

Обе эти звездные системы были открыты благодаря орбитальному инфракрасному телескопу WISE, который был выведен на околоземную орбиту в 2009 году и буквально за полгода картировал практически всё звёздное небо в инфракрасном диапазоне. До момента полного расходования охлаждающего агента (жидкого водорода), который использовался для охлаждения телескопа и повышения его чувствительности за счёт снижения тепловых помех, половину звёздного неба смогли отснять повторно, что позволило впоследствии заняться поиском ближайших тусклых звёзд путём определения их видимого параллакса.
Инфракрасный диапазон позволил обнаруживать весьма тусклые и холодные объекты, которые минимально светятся в видимом диапазоне, что характерно для красных и коричневых карликов.

Именно так и нашли WISE 1049-5319 и WISE 0855-0714:


Фотографии WISE 0855-0714, сделанные космическими телескопами WISE и «Спитцер»


Фотографии Лумана-16, сделанные наземными телескопами и телескопом WISE.

Приведенные мною анимации покаывают всю сложность обнаружения таких тусклых и невзрачных объектов, как коричневые или красные карлики: для того, чтобы определить их местоположение относительно Солнца, нужно точно измерить несколько раз их параллакс по совершенно разнотипным снимкам, а потом ещё и учесть их собственное движение, которое часто сравнимо и параллаксом самой звезды, возникающим за счёт годичного обращения Земли вокруг Солнца и видимом, как колебания близкой звезды на фоне неподвижного, далёкого окружения.
Вопрос собственного движения, кстати, тоже выдаёт близость находимых звёзд — недаром ещё одна соседка Солнца, звезда Барнарда, даже получила название «летящей» звезды, перемещаясь на 10,35 угловых секунды в год при собственном параллаксе чуть более 0,5 угловой секунды. Практически столь же быстры и Луман-16 (около 3 угловых секунд в год) и WISE 0855-0714 (8,5 угловых секунды в год). Это, понятное дело, осложняет измерение параллаксов звёзд и усложняет их определение на фотографиях.

Ещё более сложной задачей является определение на фотографиях изображений тёмных планет. Во первых, в силу ещё меньшей температуры, нежели у красных и коричневых карликов, далёкие от нас планетарные объекты святят или очень тусклым отражённым светом, или же излучают в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах, даже за пределами инфракрасного спектра.

Одним из таких детектеров миллиметрового-субмиллиметрового диапазона является радиотелескоп микроволнового диапазона ALMA, установленный в чилийской пустыне Атакама, на высоте в 5000 метров над уровнем моря.

Радиотелескоп ALMA поразителен сам по себе, являясь на сегодняшний день крупнейшим интерферометром микроволнового диапазона:



Отдельные радиотелескоры ALMA можно перемещать на специальных транспортёрах по сети грунтовых дорог, чтобы перенастраивать интерферометр на различные участки звёздного неба.



Удалённость ALMA от основных источников помех — городов, электростанций, транспорта, а также пятикилометровая высота размещения радиотелескопа и практическое отсутствие атмосферных явлений в местности телескопа, представляющую из себя сухую пустыню, позволяет добиваться исключительной разрешающей способности ALMA. Но даже её оказывается недостаточно для уверенного обнаружения таких малых и тусклых объектов, как планеты или планетоиды за пределами орбиты Нептуна.

Так, ещё марте и апреле 2014-го года европейские астрономы, работающие с ALMA обнаружили некий крупный объект в ближайших космических окрестностях Солнца, ссылку на сообщение о котором они опубликовали в декабре 2015-го года. Объект получил условное название Gna
Связано это с тем, что радиотелескопы ALMA провели два сеанса наблюдений объекта, 20 марта и 14 апреля 2014 года. Но вот на третьем обзоре участка неба, который был произведен 26 мая 2014, Gna обнаружить не удалось, либо его характеристики существенно изменились (о, да, Нибиру!).
Связано это было скорее с тем, что астрономы неверно определили собственное движение объекта, которое не привело их в расчётную точку — либо же различные помехи заглушили собственное излучение этого слабого объекта.


Картина обнаруженного. Искомый загадочный объект расположен в точках (0,0) на каждой из фотографий. Оцените трудность обнаружения возможной планеты.

Таким образом, астрономы сейчас вынуждены анализировать возможные размеры и гипотетическую орбиту неуловимого Gna, исходя из данных двух наблюдений и с учетом того, что в третью точку обзора неба объект не попал. Дополнительную информацию дает сопоставление собственной скорости движения объекта и его смещения относительно фоновых объектов при изменении точки съемки. А вот его размеры, удалнность о нас и, тем более, приблизительная орбита — неизвестны.
Согласно наложенным граничным условиям, Gna может находиться на расстоянии от 12–25 и вплоть до 4000 астрономических единиц с возрастанием размеров от сотен метров до многих тысяч километров. Однако, не исключён и вариант удаления Gna на расстояние в 25 000 а.е. — и тогда это оказывается объект с параметрами планеты-гиганта:


Возможные траектории Gna при расстоянии в 10 000 (синим) и 25 000 (красным) астрономических единиц.

Пока же астрономы лишь отвергли вероятность того, что на их снимки попали фоновые внегалактические объекты. Вероятность снять два неучтенных объекта в одной области неба крайне мала. Она означала бы наличие большой популяции таких объектов, которая уже давно была бы в таком случае обнаружена и описана. Область наблюдений находится всего на 8,5% градусов ниже плоскости галактики, что дополнительно указывает на то, что Gna вс же является галактическим объектом.

Астрономы считают крайне маловероятной и возможность нахождения Gna за пределами 25 000 а. е. Наблюдаемая скорость объекта, как я уже говорил выше, состоит из его собственной скорости и параллаксного смещения относительно фона, задаваемого вращением Земли вокруг Солнца. Для столь удаленного объекта параллаксная скорость была бы несущественной, а значит, собственная скорость оказалась бы непомерно большой, что было бы достаточно странным. (таки, Нибиру, да, скажи!)

С учетом того, что на участке неба во время третьего наблюдения объект обнаружен не был, ученые выделили три предположения о возможной природе обнаруженного внутригалактического объекта, за исключением того, что Gna может оказаться далеким объектом и имеет очень изменчивые отражающие свойства. (Нибиру, да, Нибиру?)

Во–первых Gna может оказаться холодным коричневым карликом или планетой–гигантом на расстоянии 10 000 или 25 000 а. е. от Солнца. В этом случае его скорость достаточно велика: возможно даже, что в этом случае Gna не имеет гравитационной связи с Солнечной системой, а просто пролетает сквозь неё.

Но есть и другая возможность, отличная от версии планеты-бомжа, просто блуждающей по Галактике. В прошлом астрономы неоднократно высказывали предположения, что крупное планетное тело в облаке Оорта может объяснить особенности орбит некоторых долгопериодических комет. Так, американский астроном Джон Матис предположил существование гипотетической планеты Тюхе с параметрами планеты-гиганта в тёмной зоне облака Оорта, как раз на расстоянии от 10 000 до 25 000 а.е. от Солнца.
Основным доказательством данной гипотезы являлось «неправильное» поведение долгопериодических комет Солнечной системы — исходя из исторических фактов, такие кометы массово появлялись во внутренней части Солнечной системы, буквально «пачками», а потом столь же внезапно исчезали.


Сравнение видимого нами Юпитера и гипотетической планеты Тюхе в представлении художника.

Вместо распространённого мнения о том, что кометы прибывают из случайных точек на небе, Матис пришёл к выводу, что они были на самом деле объединены в группы по наклону эклиптики и все эти кометы исходят из облака Оорта. Такие кластеры выталкиваемых пачками комет могут быть объяснены результатом их взаимодействия с невидимым объектом, по меньшей мере таким же массивным, как и Юпитер.

Альтернативные объяснения такого нерегулярного притока комет во внутреннюю часть нашей Солнечной системы всё равно предполагают наличие гравитирующего тела — например, влияющей на них своей гравитацией звезды-«компаньона» Солнца, гипотетического коричневого карлика Немезиды, имеющего орбиту с очень большим эксцентриситетом и расположенной за облаком Оорта. Но, исходя из специфики происхождения и строения коричневых карликов, они всё-таки обладают своим, пусть и слабым инфракрасным излучением, в то время, как предварительный анализ архива работы телескопа WISE пока что не выявил ничего подобного коричневому карлику вплоть до сферы Хилла самого Солнца, лежащей в пределах около 2 световых лет (или же в районе 120 000 а.е.).

В силу этого, именно планета-гигант, находящаяся на более традиционной круговой орбите в облаке Оорта на расстоянии ~ 0,5 светового года (около 30 000 а.е.) от Солнца может быть наиболее реальным объяснением такого странного поведния долгопериодических комет.
В результате детального изучения орбит ледяных комет, группа Матиса предположила в качестве основной гипотезы, что около 20 процентов попадающих в Солнечную систему комет «втягиваются» гравитационными силами массивного космического объекта, находящегося в облаке Оорта, массой, как минимум в 1,4 раза крупнее Юпитера, но не являющегося звездой — иначе процент захваченных гравитационным полем комет был бы гораздо больший. Что, в общем-то, неплохо согласуется с одним из вариантов расположения наблюдавшегося Gna.

Кроме того, надо учитывать, что и для самой Тюхе остаётся уже не так и много места: в 2014 году, после анализа предварительными данными, полученных с того же самого инфракрасного телескопа WISE, НАСА сообщило, что исключается возможность существования планеты-гиганта размером с Сатурн на расстоянии ближе 10 000 а.е. от Солнца, а новая планета размером с Юпитер не может существовать ближе, чем в 26 000 а.е. от Солнца (а это уже практически 0,4 светового года от нашей звезды).


Визуализация сравнительных размеров внутренней части Солнечной системы, пояса Койпера и орбиты Седны (красный эллипс), облака Оорта и Тюхе (красная точка).

На сегодняшний день самым потенциально удалённым объектом Солнечной системы (за исключением тех самых долгопериодических комет, приходящих из облака Оорта), который мы открыли, является карликовая планета Седна, которую мы буквально «поймали» в момент её наибольшего приближения к Солнцу. Сейчас она находится «всего лишь» в 89 а.е. от Солнца (в два раза дальше Плутона), а вот её афелий лежит гораздо дальше — на расстоянии в 942 а.е. от нашего центрального светила.

Столь вытянутая орбита самой Седны тоже может быть объяснена лишь несколькими допущениями: это, опять-таки, гравитационное влияние неоткрытой транснептуновой планеты (возможно, той же самой гипотетической Тюхе), однократное прохождение другой звезды на расстоянии порядка 500 а. е. от Солнца или формирование Солнечной системы в плотном звёздном скоплении. Последнюю версию пока что считают наиболее вероятной, но, тем не менее, пока не будут открыты другие объекты со схожими орбитами (так называемые «седноиды») или же будет уверенно найдена сама Тюхе, ни одну из гипотез проверить или окончательно опровергнуть невозможно. Кроме того, версия пролёта звезды будет всё менее вероятной, если седноиды окажутся достаточно распространённым классом транснептуновых объектов — для их массового формирования необходимо достаточно длительное воздействие, а не однократное гравитационное возмущение.

Сейчас к классу седноидов уверенно относят лишь два объекта — саму Седну и ещё один безымянный пока объект, 2012 VP₁₁₃, открытый в марте 2014 года.


Вот так выглядит в реальности открытие нового объекта пояса Койпера: на фотографии условно красным, зелёным и синим цветом показаны три положения 2012 VP₁₁₃ на фотографиях осени 2012 года.

На сегодняшний же день самым дальним однозначно обнаруженным объектом является VV774104, который сейчас находится в 103 астрономических единицах от Солнца. Предыдущим рекордом в этом отношении было обнаружение  «соперницы» Плутона, Эриды, во многом благодаря которой Плутон и лишился статуса настоящей планеты. Эрида тогда находилась в 97 астрономических единицах от Солнца и её рекорд продержался целых 10 лет.
Уточнение орбиты VV774104 займет ещё около года. Не исключено, что он относится к классу седноидов. Примерный размер V774104 составляет 500–1000 км, тем самым он входит в число 20–30 ярчайших известных объектов за орбитой Нептуна. В том же обзоре сообщается, что кроме VV774104 было обнаружено ещё около десятка объектов на расстоянии в 80–90 а.е. от Солнца. Проверка их принадлежности к классу седноидов или к другим типам объектов пояса Койпера тоже займет около года.


Удивительным образом «закрытие» Плутона, как планеты, вызвало к жизни целую группу транснептуновых объектов — пояс Койпера и лежащий за ним скрытый мир облака Оорта.

Каждое новое открытие объекта пояса Койпера, счёт которым уже перевалил через тысячу, порождает всё больше и больше вопросов. К настоящему времени единый в прошлом абстрактный «пояс Койпера» уже пришлось поделить на отдельные подгруппы — собственно достаточно компактный пояс Койпера, расположенный на расстоянии в 30-50 а.е. от Солнца, специфическую группу седноидов, группу плутино, находящуюся в гравитационном резонансе с Нептуном и массу разноплановых объектов так называемого «рассеяного диска», куда и попал второй по размеру транснептуновый объект и, по совместительству, «убийца Плутона»  — карликовая планета Эрида.
Кроме того, с поясом Койпера связаны и астероиды-кентавры, которые обращаются по орбитам между Юпитером и Нептуном — судя по всему, именно притяжение Нептуна в своё время вырвало их из пояса Койпера и закинуло кентавров вовнутрь нашей Солнечной системы.


Объекты пояса Койпера, упорядоченные по расстоянию и по наклонению к плоскости эклиптики.

С объектами гораздо более близкого пояса Койпера и связаны две другие версии наблюдения Gna.

Согласно второму предположению, Gna может попасть в группу крупных транснептуновых объектов. Он может оказаться как темным телом с низким альбедо диаметром около 3500 км на расстоянии в 100 а. е., так и – это более вероятно – нептуноподобной планетой на удалении в 2500 астрономических единиц от Солнца.
Даже в случае, если Gna расположен на расстоянии в 100 а.е., диаметр в 3500 километров делает его крупнейшим объектом пояса Койпера из известных на сегодня, так как, по уточнённым данным, полученным со станции «Новые горизонты», Плутон имеет диаметр в 2375 километров, а Эрида, судя по всему, чуть меньше Плутона.
Открытие же нового Нептуна, новой «Планеты Икс» на внутренней границе облака Оорта и вообще станет сенсацией не хуже варианта с далёкой Тюхе — в каждом из этих случаев генезис Солнечной системы прийдётся серьёзно пересматривать и уточнять.

Наконец, Gna может относиться к группе астероидов–кентавров, орбита которых лежит между орбитами Юпитера и Нептуна. Это предположение астрономы называют наиболее вероятным. В этом случае диаметр Gna может достигать 880 км, а наклонение орбиты составляет около 120 градусов. Такую орбиту могут иметь кентавры ретроградной подгруппы. В то же время, крупнейший кентавр Харикло имеет диаметр около 260 км, что существенно меньше диаметра Gna. Кроме того, гораздо меньший кентавр – 137–метровый Хирон – был открыт при помощи прямых наблюдений. В связи с этим возникает вопрос, почему такой крупный объект за орбитой Юпитера до сих пор не был обнаружен. По мнению ученых, это может быть связано лишь с тем, что область орбиты Gna лежит далеко за пределами областей неба, обычно изучаемых большинством обсерваторий.

Для того, чтобы подтвердить одну из гипотез и точно определить природу найденного объекта, потребуется изучить результаты съемки в разных длинах волн разных участков неба в приблизительно в тот же период времени, когда ALMA обнаружил Gna.
И, вполне возможно, что мы найдём планету-гигант Тюхе, возможно — ещё один объект пояса Койпера, а может быть — просто интересный астероид-кентавр немаленького размера.

В любом случае — впереди у нас ещё масса интересного.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив