Devītā planēta gaida savu atklājēju
Publicēts: 21.01.2016
Saules sistēmas Devītās planētas orbīta ir izteikti elipsveida. Tās masa aptuveni 10 reizes pārsniedz Zemes masu. Devītās planētas orbīta vidēji atrodas aptuveni 20 reizes tālāk nekā Neptūna orbīta. Viens gads uz tās ilgst no 10 000 līdz 20 000 Zemes gadiem. Varat tikai iztēloties, kāds aukstums valda uz šīs tālās pasaules, kura "diriģē" daudzu Koipera joslas objektu orbītas.
Protams, Kalifornijas Tehnoloģiju institūta pētnieki Konstantīns Batigins un Maiks Brauns Devīto planētu pagaidām ir atklājuši tikai teorētiski, veicot matemātisku modelēšanu un datorsimulācijas. Tiešā veidā tā vēl nav novērota.
"Tā būtu īsta reālā planēta," teica Brauns. "Kopš seniem laikiem ir atklātas tikai divas īstas planētas, šī varētu būt trešā. Tas ir diezgan ievērojams Saules sistēmas gabals, kurš vēl jāatrod, kas ir aizraujoši."
Brauns piebilda, ka teorētiskā Devītā planēta, kura ir aptuveni 5000 reizes masīvāka par Plutonu, ir pietiekami liela, lai tā bez ierunām tiktu klasificēta kā planēta. Atšķirībā no pundurplanētām, Devītās planētas gravitācija būtiski ietekmē reģionu tās orbītas tuvumā. Tās esamība izskaidro vairākas Koipera joslas objektu īpatnības.
"Lai arī sākotnēji mēs bijām visai skeptiski par šīs planētas eksistenci, turpinot pētīt tās orbītu un ietekmi uz Saules sistēmas ārējiem apgabaliem, mēs arvien vairāk pārliecinājāmies, ka tā tur ir," teica Batigins. "Pirmo reizi pēdējo 150 gadu laikā ir pierādījumi, ka Saules sistēmas planētu saraksts vēl nav noslēgts."
Ceļš līdz teorētiskajam atklājumam nebija rozēm kaisīts. 2014. gadā Čads Trujilo un Skots Šepards publicēja pētījumu, kurā tika aplūkoti 13 Koipera joslas objekti, kuriem raksturīga līdzīga, bet tobrīd neizskaidrojama orbītas īpašība. Lai izskaidrotu novēroto, zinātnieki piedāvāja nelielas planētas esamību Saules sistēmas nomalē. Brauns tobrīd apšaubīja planētas eksistenci, bet ideja bija radījusi interesi.
Sadarbībā ar Batiginu aizsākās pusotru gadu ilgais Koipera joslas objektu pētījums. Abu zinātnieku atšķirīgā pieredze ļāva pievērsties darbam no dažādām perspektīvām. Brauns vairāk ir praktiķis, novērotājs, kas pēta debesis. Savukārt Batigins ir spēcīgs teorētiķis, kas pakļauj novēroto stingriem fizikas likumiem. Tādejādi zinātnieki spēja pārbaudīt viens otra idejas un izvirzīt jaunas iespējas.
Visai drīz Batigins un Brauns secināja, ka seši no Trujilo un Šeparda aplūkotajiem objektiem kustās pa elipsveida orbītām, kuras vērstas vienā un tajā pašā virzienā. Jo īpaši interesanti ir tas, ka šo objektu orbītu ārējie punkti atrodas dažādās vietās un dažādos attālumos no Saules, kā arī to orbitālais ātrums atšķiras.
"Tas ir kā pulkstenis ar sešiem rādītājiem, kur katrs kustas ar savu ātrumu, bet kad jūs uz tiem palūkojaties, tie atrodas vienā vietā," skaidroja Brauns. "Iespēja, ka kaut kas tāds notiks ir 1 no 100. Vēl jo vairāk, šo sešu objektu orbītas ir novietotas aptuveni 30 grādu leņķī attiecībā pret plakni, kurā atrodas astoņas zināmās planētas. Iespējamība, ka kaut kas tāds ir noticis nejauši, ir 0,007 procenti."
Brauns uzskata, ka šīs sakritības ir grūti izskaidrot ar nejaušību, tādēļ viņi meklēja citu risinājumu.
Protams, sākotnēji tika izskatīta iespēja, ka pašā Koipera joslā varētu būt pietiekams daudzums tālāku, bet izmēros nelielu objektu, kuru gravitācija spētu izraisīt novēroto objektu grupēšanos. Tomēr šis scenārijs visai ātri tika atmests, jo šādā gadījumā Koipera joslas masai vajadzētu būt aptuveni 100 reizes lielākai nekā mūsdienās novērots.
Atlika ideja par planētu. Sākotnēji simulācijās planētai tika izveidota orbīta, kas ieskāva visus sešus Koipera joslas objektus. Batigins pastāstīja, ka simulācija izdevās, bet iegūtie rezultāti nesaskanēja ar novērotajām orbītām.
Pavisam nejauši viņi atklāja, ka vislabākos rezultātus viņi iegūst simulācijā, kur masīva planēta riņķo ap Sauli un tās perihēlija punkts atrodas 180 grādus iepretim sešu Koipera joslas objektu perihēlija punktiem.
"Dabīgi, ka pirmā doma ir, ka šāda orbītas ģeometrija nav pareiza. Tā nevar būt stabila ilgākā laika periodā, jo, galu galā planētai un šiem objektiem būtu jāsaduras," piebilda Batigins.
Tomēr īpaša orbītu rezonanse nepieļauj, ka šie objekti satiekas. Kad objekti tuvojas viens otram, tie apmainās ar enerģiju. Piemēram, kamēr Devītā planēta četras reizes apriņķo ap Sauli, Koipera joslas objekts varētu veikt deviņas orbītas. Līdzīgi kā pieaugušais, šūpojot bērnu šūpolēs, to pagrūž, lai uzturētu vēlamo augstumu, tā Devītā planēta koriģē Koipera joslas objektu orbītas, lai to attiecības ar planētu tiktu saglabātas.
"Es joprojām biju skeptiski noskaņots," atzina Batigins. "Nekad agrāk es nebiju redzējis kosmosā tādu mehāniku."
Pamazām, izpētot modeļa pārējās īpašības un izpausmes, zinātnieki pārliecinājās par tā korektumu.
"Labai teorijai ir ne tikai jāizskaidro lietas, kuras tu uzstādi kā mērķi. Tā spēj izskaidrot arī to, kas netika aplūkots, kā arī jārada pārbaudāmas prognozes," teica Batigins.
Devītās planētas eksistence izskaidro ne tikai Koipera joslas objektu novietojumu. Tā izskaidro arī divu objektu neparastās orbītas. Viens no šiem objektiem ir Sedna, kuru 2003.gadā atklāja Brauns. Atšķirībā no tipiskiem Koipera joslas objektiem, kuru orbītas ir saistītas ar Neptūnu, Sedna nekad nepietuvojas astotajai planētai. Otrs šāds objekts ir 2012 VP113, par kura esamību 2014.gadā paziņoja Trujilo un Šepards. Batigins un Brauns atklāja, ka Devītā planēta savā dīvainajā orbītā spēj izveidot šādus Sednai līdzīgus objektus, paņemot tipisku Koipera joslas objektu un pamazām pārvietojot to orbītā, kas nav tik saistīta ar Neptūnu.
Tomēr visbūtiskākais pierādījums izrādījās prognoze, ka pastāv Koipera joslas objektu grupa, kuru orbītas atrodas perpendikulāri plaknei, kurā riņķo mums zināmās planētas.
"Pēkšņi es atskārtu, ka ir tādi objekti," atcerējās Brauns.
Pēdējo trīs gadu laikā novērotāji ir identificējuši četrus objektus, kuru orbītas ir perpendikulāras Neptūna orbītas plaknei.
"Mēs atzīmējām objektu atrašanās vietas un to orbītas, un tās sakrita ar simulāciju," pastāstīja Brauns. "Man žoklis atkārās, kad mēs to ieraudzījām."
"Kad simulācija izvietoja tālos Koipera joslas objektus un radīja tādus objektus kā Sednu, mēs nopriecājāmies, ka ir izdevies nošaut divus zaķus ar vienu šāvienu," piebilda Batigins. "Bet tas, ka planētas eksistence izskaidro arī perpendikulārās orbītas, nozīmē, ka esat nošāvuši ne tikai divus zaķus, bet arī trešo, par kura esamību pat nenojautāt."
No kurienes uzradās Devītā planēta? Līdz šim zinātnieki uzskatīja, ka agrīnajā Saules sistēmā bija četri planētu kodoli, kuri savāca ap tiem esošo gāzi, izveidojot četras milzu planētas - Jupiteru, Saturnu, Urānu un Neptūnu. Sadursmju un gravitācijas mijiedarbības rezultātā šīs planētas ir nonākušas vietās, kurās mēs tās redzam mūsdienās.
"Nav ne mazākā pamata uzskatīt, ka bija tikai četri kodoli," teica Brauns.
Devītā planēta varēja būt piektais kodols, un, ja tas nokļuva pārāk tuvu Jupiteram vai Saturnam, to varēja izmest tālajā un ekscentriskajā orbītā.
Batigins un Brauns turpina analizēt simulāciju, lai uzzinātu vairāk par planētas orbītu un tās ietekmi uz Saules sistēmas ārējiem reģioniem. Vienlaicīgi Brauns un viņa kolēģi ir uzsākuši meklēt Devīto planētu debesīs. Šobrīd ir zināma tikai aptuvena orbīta, bet nevis precīza atrašanās vieta. Ja planēta atrodas tuvu perihēlijam, astronomi varētu to pamanīt agrāk fotografētos attēlos. Ja tā atrodas savas orbītas tālākajā punktā, tad tās ieraudzīšanai būs vajadzīgi pasaulē lielākie teleskopi. Savukārt, ja planēta atrodas kaut kur pa vidu, tad tās meklēšanā varēs iesaistīt jau vairāk teleskopu.
"Es labprāt to atrastu," teica Brauns. "Bet es priecāšos, ja to atradīs kāds cits. Tādēļ mēs publiskojam pētījumu. Mēs ceram, ka iedvesmosim citus uzsākt meklējumus."
Lai arī Devītā planēta mums šķiet dīvaina, tās esamība Saules sistēmu tuvina tām sistēmām, kuras astronomi ir atklājuši ap citām zvaigznēm. Šajās sistēmās ir planētas, kas riņķo ļoti tuvu zvaigznei, gan tādas, kuras no zvaigznes šķir milzīgi attālumi. Arī masas ziņā visbiežāk sastopamās planētas ir tādas, kuru masa 1 līdz 10 reizes pārsniedz Zemes masu.
"Viens no pārsteidzošākajiem secinājumiem par citām planētu sistēmām ir tas, ka visbiežāk sastopamās planētas ir tādas, kuru masa atrodas robežās starp Zemi un Neptūnu," teica Batigins. "Līdz šim mēs domājām, ka Saules sistēmā nav šādas visbiežāk sastopamās planētas. Galu galā mēs varētu būt arī tādi paši kā citi."
"Visi tie, kurus sanikno doma, ka Plutons vairs nav planēta, varētu priecāties par to, ka tur ārā ir īsta planēta, kuru jāatrod," pastāstīja Brauns, kurš piedalījās Plutona statusa maiņas procesā. "Tagad mēs varam to atrast un Saules sistēmā atkal būs deviņas planētas."
California Institute of Technology
Komentāri
cydonia tieši 21.01.2016 domāja šādi:
pārlaidu aci brauna un batigina papīram. pagaidām dūmi bez uguns. lasīt var te
http://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-6256/151/2/22
matemātikā neiedziļinājos, bet kopumā, nu tā. brauns pamato kā planēta varētu izskaidrot minēto kbo objektu uzvedību un (it kā) pierāda, ka nejauša varbūtība šādai uzvedībai ir tikai 0.007% (sigma 3.8), kas būtu pat ļoti ticams arguments par labu planētai. cita lieta, ka veids kā iegūti šiem 0.007% mani diez ko nepārliecināja. būtu gan muļķīgi strīdēties ar braunu šai jautājumā. viņš visu mūžu ir pētījis kbo objektus un izdarījis veselu virkni atklājumu šai sakarā. par ko pat saņēmis apbalvojumus. tai pat laikā brauns ir nedaudz pretrunīga personība (šis ir mans ļoti imho). viņa zināmais kašķis par Haumea, ne vienmēr labās attiecības ar IAU, un visam pāri Plutona nogalināšana.
lai vai kā, brauns notiekti ir starp vadošajiem pētniekiem, kas varētu atklāt devīto planētu, ja tāda pastāv. bez tam, tas gluži vienkārši būtu cool :)
Jupis tieši 22.01.2016 domāja šādi:
..agrīnajā Saules sistēmā bija četri planētu kodoli, kuri savāca ap tiem esošo gāzi...
Kodoli 4, bet gāzi (ūdeņradi) pamatā savāca tikai Jupiters un Saturns. Urāns un Neptūns ir ledus milži, nevis gāzes milži.
Elvijs tieši 25.01.2016 domāja šādi:
Tāds teorētiskais jautājums... ja tā planēta reāli eksistētu un pat zinātu ne tikai orbītu, bet arī kur konkrētā brīdī atrodās (un atrastos tuvu plānotajam perihēlijam), vai un ar kādu tehniku to vispār būtu iespējams piefiksēt? Vizuāli vispār iespējams no Zemes (no kosmosa ar lielāku Hablu?) Infra starojums? Radioteleskops? Kādas tālākas zvaigznes tranzīts pat varbūt?
Redaktors tieši 25.01.2016 domāja šādi:
Citāts no raksta:
"Ja planēta atrodas tuvu perihēlijam, astronomi varētu to pamanīt agrāk fotografētos attēlos. Ja tā atrodas savas orbītas tālākajā punktā, tad tās ieraudzīšanai būs vajadzīgi pasaulē lielākie teleskopi. Savukārt, ja planēta atrodas kaut kur pa vidu, tad tās meklēšanā varēs iesaistīt jau vairāk teleskopu."
Elvijs tieši 25.01.2016 domāja šādi:
Ups, laikam lasot palaidu garām šo rindkopu. Paldies.
x-f tieši 25.01.2016 domāja šādi:
Es nesaprotu.
1) Kā zinātniekiem mūsdienās var nebūt sakarīga Saules vai citu zvaigžņu sistēmas simulatora, kaut kas līdzīgs, taču jaudīgāks kā Celestia programma, kurā ir visi zināmie zvaigžņu sistēmas objekti ar precīzām orbītām, lai uzreiz varētu pamanīt tādas aizdomīgas rezonanses?
2) Kā viņi var nezināt, vai tā jaunā planēta ir perihēlijā, afēlijā vai kaut kur pa vidu? Ja simulācijā redzams, ka jaunais objekts skaidri ietekmē tos mazos objektus ar perpendikulārajām orbītām, kuru atrašanās vietas un orbītas taču ir labi zināmas, tad, manuprāt, būtu jābūt diezgan labai nojautai, kur teorētiskajai planētai šobrīd jāatrodas.
Nelabojams tieši 25.01.2016 domāja šādi:
>x-f
Jautājums vietā. Man arī ienāca prātā līdzīga doma, tikai es nepratu tik precīzi noformulēt.
cydonia tieši 26.01.2016 domāja šādi:
>x-f
nezinu, minu. reāli novēroto kbo objektu trajektorijas par 99.9999+% nosaka saule. iespējamā planēta, pat ja tā ir, kā pētījumā minēts, 10x masīvāka par zemi, šīs trajektorijas ietekmē salīdzinoši niecīgi. pieskaiti, ka komētu un asteroīdu saules sistēmā var būt ārprātīgi daudz. ja ņemam talkā ārējos reģionus, tie var būt arī visi triljons. teorētiski, tie visi mijiedarbojas. domāju, ka simulatoru netrūkst, tikai uzdevums ir makten sarežģīts ar daudziem mainīgajiem un nezināmajiem.
Jupis tieši 26.01.2016 domāja šādi:
x-f
Problēma ir tā, ka devītās planētas orbīta nav zināma. Šai pētījumā pulīdz precīzi ir prognozēts tikai viens šīs orbītas punkts - kur planēta it kā ir rezonansē ar pundurplanētām. Plus, prognozēts, ka šīs planētas ahēlijs atrodas pretējā pusē pundurplanētu ahēlijiem. Kas nozīmē, ka jāpārmeklē aptuveni 50% debess. Un nav iespējams arī zināt, cik tālu savā orbītā ir devītā planēta - jo, pārsteidzoši, tās orbīta nav zināma, un ir n-tie (bet n nav bezgalība) veidi, kā tā var rezonēt ar pundurplanētām.