Астрономия

Существование еще одной планеты в Солнечной системе пока не удалось ни подтвердить, ни опровергнуть. Гипотетический объект не поддается поискам в оптическом диапазоне, а по косвенным признакам можно лишь уточнить параметры его массы и орбиты. Теперь ученые попробовали искать Девятую планету по ее тепловому излучению — и нашли подходящего кандидата.

Дальние области Солнечной системы — любопытное место. Там летают довольно разнообразные объекты: от карликовых планет до космического «строительного мусора». Изучая их, ученые надеются узнать больше об истории нашей системы и формировании планет. Так, недавно ученые классифицировали далекие тела по количеству метилового спирта — показателю разных первичных условий.

К сожалению, исследовать самые удаленные от Солнца объекты непросто — недостаточно света. Поэтому попытки отсортировать их популяцию сталкивались с недоверием — нельзя делать выводы по неполным данным. Именно с такой критикой столкнулись Константин Батыгин и Майкл Браун, когда в 2016 году представили косвенные доказательства существования еще одной планеты в Солнечной системе.

На наличие массивного тела вдали от Солнца указывает форма орбит и распределение тел в поясе Койпера. Пояс Койпера — скопление малых тел на расстоянии от 30 до 55 астрономических единиц (а.е. —  среднее расстояние от Земли до Солнца). Объекты там будто разделились на две группы. По расчетам Батыгина и Брауна, «поделить» их могло тело в десять раз массивнее Земли, которое движется по вытянутой орбите, отлетая от Солнца на расстояние в 700 астрономических единиц. Так появилась гипотеза о Девятой планете.

Разглядеть столь удаленный от Солнца объект в оптическом диапазоне вряд ли возможно. Зато тепловое излучение с увеличением расстояния слабеет не так сильно. То есть искать «планету Х» нужно в инфракрасном диапазоне. Такие попытки начались несколько лет назад. В работе 2021 года ученые нашли кандидата в 3-5 раз массивнее Земли на расстоянии 225 а.е. от Солнца. В 2022 году исследователи выявили 535 кандидатов в Девятую планету.

Авторы новой работы немного по-другому подошли к анализу данных инфракрасных наблюдений. Они учли движение гипотетической планеты по орбите и изменение ее видимого положения из-за сдвига нас как наблюдателей. В исследовании 2022 года ученые смотрели точки, подтвержденные несколькими наблюдениями на протяжении месяцев. Как считают авторы новой работы, это привело к ошибкам, ведь видимое положение объекта в 500 а.е. от нас неизбежно менялось каждый день.

В новом исследовании ученые использовали данные инфракрасных обзоров IRAS и «Акари». Космическая обсерватория IRAS собирала данные в 1983 году, японский спутник «Акари» — с 2005 по 2011 год. По расчетам гипотетическая планета сдвигается по небу лишь на три угловые минуты (одна шестидесятая градуса) в год. Для сравнения — ее видимое положение меняется на 15 угловых минут каждые полгода из-за движения Земли. Поэтому так значима 23-летняя разница в наблюдениях IRAS и «Акари».

В данных IRAS содержится более 1,38 миллиона инфракрасных источников, в данных «Акари» — 996 тысяч. При отсеве исследователи учитывали вероятную массу, температуру и удаленность Девятой планеты, а также ее положение и допустимые параметры излучения в инфракрасном диапазоне. Они предположили, что масса объекта — от семи до 17 масс Земли, а удаленность — от 500 до 700 а.е.

Ученые нашли 13 «пар» точек с подходящими параметрами и «сдвигом» положения на небе. Проверив результаты вручную, исследователи определили одного сильного кандидата. В данных «Акари» кандидат заявлен как медленно движущийся объект — его дважды засекли в течение одного дня и не увидели на этом месте через полгода.

Возможно, обнаруженная тусклая точка — и есть та самая Девятая планета, но только если ее параметры действительно соответствуют предположениям авторов работы. Объект с меньшей массой «потерялся» бы еще на первых этапах отсева. Научная статья с описанием результатов выложена в открытый доступ на портале arXiv.

Теперь нужно найти эту точку в более современных наблюдениях. Лишь по данным IRAS и «Акари» нельзя вычислить точную орбиту гипотетической планеты. Чтобы подтвердить параметры тусклого объекта, потребуются дополнительные наблюдения.