Как новые планеты открывают с помощью математики, а не телескопов
На прошлой неделе ученые Калифорнийского технологического института Майкл Браун и Константин Батыгин представили доказательства существования “Планеты X”. Издание FiveThirtyEight опубликовало статью о том, как происходят подобные исследования и насколько можно им доверять. Мы публикуем перевод этой статьи.
Математика утверждает, что количество планет в Солнечной системе может увеличиться до девяти.
Это не первый раз, когда ученые объявляют о существовании планеты еще до того, как на самом деле ее увидят.
Это не первый раз, когда ученые объявляют о существовании планеты еще до того, как на самом деле ее увидят. При использовании этой техники допустить ошибку очень легко. Но в этот раз астрономы заявляют, что у них есть весомая причина для серьезного восприятия результатов исследования.
Последний раз звание планеты получил Нептун, открытый в 1846 году. До 2006 года самой отдаленной планетой Солнечной системы считался Плутон, но потом Международный астрономический союз лишил его звание девятой планеты и окрестила карликом.
Потому впервые за столь длительное время обнаруженный объект может получить статус планеты. И достаточно больших размеров. Ученые подсчитали, что масса планеты Х в 10 раз больше Земли, расстояние от нее до Солнца будет в 40 раз больше, чем от Нептуна. Кроме того, на полный круг вокруг Солнца у этой планеты уйдет 10-20 тыс. лет.
Браун и Батыгин обнаружили 6 небесных тел, вращающихся в одном направлении. Удерживать их вместе должна какая-то сила. И, вероятно, это и есть планета Х. Научная статья в авторитетном журнале Astronomical Journal утверждает, что вероятность совпадения составляет 0,007%.
Но это не значит, что остальные 99,993% свидетельствуют о существовании девятой планеты. Есть множество вариантов, как ученые могли допустить ошибку в подсчетах или не заметить другие источники силы. Кроме того, у этих данных может быть совершенно другое объяснение. “Вероятность существования там еще одной планеты – 50/50”, – заявил астроном Института фундаментальных исследований Скотт Тремэйн. Он также отметил, что подобное заявлении находится где-то на грани между предсказанием и догадкой.
История новой планеты началась в 2014 году со статьи Скотта Шеппарда и Чедвика Трухильо в журнале Nature. Они наблюдали за свойствами десятка различных небесных тел, включая и новые объекты, которые ученые обнаружили на дальних окраинах Солнечной системы (как и Плутон, они слишком маленькие, что называться планетами).
В новом исследовании Браун и Батыгин пошли дальше и предположили, что у планеты должна быть вытянутая орбита, а также разработали более детальный механизм того, как она удерживает объекты в одной линии.
По словам Шеппарда, исследование было не очень большим, но его оказалось достаточно для определения практически невозможной схемы поведения этих объектов. В своей статье они изучили вероятность того, эти 6 небесных тел вместе удерживает невидимая планета.
Брауна очень уважают в астрономических кругах. Больше всего он известен благодаря тому, что инициировал лишение планетарного статуса Плутона, хотя сам изучал объекты, которые по размерам не очень от него отличаются. Ученый также написал книгу “How I Killed Pluto and Why It Had It Coming” и ведет свой Twitter-аккаунт @plutokiller.
В одном из интервью Батыгин отметил, что их доказательства существования новой планеты основываются на той же общей концепции, которую использовали для открытия Нептуна. В середине XIX века астрономы и математики увидели, что орбита Урана (тогда это была самая дальняя известная планета) вела себя не так, как предполагалось законом всемирного тяготения Ньютона. Они определили, что причина этого может быть во влиянии более отдаленной невидимой планеты. Этим объектом оказался Нептун. Однако Тремэйн отметил, что тогда шумовой коэффициент был выше, чем в истории с девятой планетой.
Астроном Юго-Западного научно-исследовательского института в Сан-Антонио Хал Левисон заявил, что существование планеты Х выглядит правдоподобно. Но, цитируя слова известного астронома Карла Сагана, ученые все еще не предоставили необходимые доказательства для столь выдающегося заявления. И хотя математические модели помогли ученым за последние 20 лет полностью переосмыслить формирование Солнечной системы, в истории есть немало поучительных историй с предостережениями.
В начале XX века американский астроном Персиваль Лоуэлл заметил несоответствия в орбите Нептуна, и приписал их невидимой планете Х.
В начале XX века американский астроном Персиваль Лоуэлл заметил несоответствия в орбите Нептуна, и приписал их невидимой планете Х. Для проведения наблюдений Лоуэлл нанял Клайда Томбо, который в 1930 году открыл Плутон. Тогда этот объект считался большой планетой – предполагалось, что его масса намного больше Земли.
Ученым понадобилось около 40 лет для понимания того, что размеры Плутона не очень большие – их было недостаточно для влияния на орбиту Нептуна. В 70-х годах также стало ясно, что расчеты Лоуэлла основывались на неправильной массе Нептуна. Подобная оговорка сразу отметала гипотезу, что особенности движения этой планеты обусловлены планетой Х. “Это было одно из самых замечательных совпадений в истории астрономии”, – отметил Левисон.
Он также добавил, что если девятая планета и существует, то нет убедительного объяснения тому, как она оказалась на столь большом расстоянии.
Он также добавил, что если девятая планета и существует, то нет хорошего объяснения тому, как она оказалась на столь большом расстоянии. Сформироваться там она не могла из-за отсутствия достаточного количества элементов. Вероятно, для этого понадобился сильный толчок. Но тогда остается загадкой, почему планета перестала двигаться и не вышла за границы Солнечной системы.
Также возникают сомнения, как такую большую планеты не заметили раньше. Астроном Рену Малхотра отметила, что планета Х могла оставаться невидимой из-за яркого света звезд в этой части галактики. Кроме того, усложнить задачу ученым могла и темная поверхность небесного тела.
Многие ученые считают, что еще рано утверждать о существовании девятой планеты, но сегодняшние доказательства – отличная основа для последующих поисков. “Я думаю, на отдаленных окраинах Солнечной системы еще много неисследованных областей. И там могут скрываться планеты”, – добавила Малхотра.
