Планета девять

Планета девять

Впечатление художника о Девятой планете, затмевающей центральный Млечный Путь, с Солнцем вдали; Орбита Нептуна показана в виде небольшого эллипса вокруг Солнца (см. Версию с надписью )
Орбитальные характеристики
Большая полуось	400–800 AU (60–120 млрд км или 37–75 млрд миль) [1]
Эксцентриситет	0,2 -0,5 [1]
Наклон	15 ° -25 ° [1]
Аргумент перигелия	150 ° (приблизительно) [2]
Физические характеристики
Масса	5–10 M ⊕ (оценка) [1]
Видимая величина	> 22,5 (оценка) [3]

Девятая планета , которую иногда называют Планетой X , ^{[4] [5] [6],} является гипотетической планетой во внешней области Солнечной системы . ^{[2] [1]} Его гравитационные эффекты могут объяснить необычную группировку орбит для группы экстремальных транснептуновых объектов (eTNOs), тел за Нептуном, которые вращаются вокруг Солнца на расстояниях, в среднем более чем в 250 раз превышающих расстояние Земли. Эти eTNO стремятся максимально приблизиться к Солнцу.в одном секторе, и их орбиты наклонены аналогично. Эти невероятные совпадения предполагают, что неоткрытая планета может следить за орбитами самых далеких известных объектов Солнечной системы . ^{[2] [7] [8]} Тем не менее, некоторые астрономы не думают, что гипотетическая планета вообще существует и что кластеризация орбит eTNO происходит из-за смещений наблюдений, связанных с трудностями обнаружения и отслеживания этих объектов в течение большей части год. ^[9]

Исходя из более ранних соображений, эта гипотетическая планета размером с супер-Землю имела бы прогнозируемую массу в пять-десять раз больше, чем Земля , и имела бы удлиненную орбиту в 400-800 раз дальше от Солнца, чем Земля. Константин Батыгин и Майкл Э. Браун предположили , что планета Nine может быть ядром из гигантской планеты , которая была выброшенной из своей первоначальной орбиты на Юпитере во время генеза Солнечной системы. Другие предположили, что планета была захвачена с другой звезды , ^[10] когда-то была планетой-изгоями., или что он образовался на далекой орбите и был выведен на эксцентрическую орбиту проходящей звездой. ^[2]

По состоянию на февраль 2021 ^{[Обновить]}года о наблюдениях за Девятой планетой не сообщалось. ^{[11] [12]} Хотя обзоры неба, такие как Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) и Pan-STARRS , не обнаружили Девятую планету, они не исключают существования объекта диаметром Нептун во внешней Солнечной системе. ^{[3] [13]} Способность прошлых обзоров неба обнаружить Девятую планету зависела от ее местоположения и характеристик. Дальнейшие исследования остальных регионов продолжаются с использованием NEOWISE и 8-метрового телескопа Subaru . ^{[11] [14]} Если не наблюдать Девятую планету, ее существование чисто предположительно. НесколькоБыли предложены альтернативные гипотезы для объяснения наблюдаемой кластеризации TNO.

История [ править ]

После открытия Нептуна в 1846 году возникло много предположений о том, что за пределами его орбиты может существовать другая планета. Самая известная из этих теорий предсказывала существование далекой планеты, которая влияла на орбиты Урана и Нептуна . После обширных вычислений Персиваль Лоуэлл предсказал возможную орбиту и местоположение гипотетической транснептуновой планеты и в 1906 году начал ее обширные поиски. Он назвал гипотетический объект Планетой X , имя, ранее использовавшееся Габриэлем Даллетом. ^{[15] [16]} Клайд Томбо продолжил поиски Лоуэлла и в 1930 году открыл Плутон., но вскоре было определено, что она слишком мала, чтобы квалифицироваться как Планета X Лоуэлла. ^[17] После пролета космического корабля « Вояджер-2 » над Нептуном в 1989 году было установлено, что разница между предсказанной и наблюдаемой орбитой Урана была обусловлена ​​использованием ранее неточная масса Нептуна. ^[18]

Попытки обнаружить планеты за Нептуном с помощью косвенных средств, таких как орбитальные возмущения, были предприняты еще до открытия Плутона. Одним из первых был Джордж Форбс, который постулировал существование двух транснептуновых планет в 1880 году. Среднее расстояние от Солнца, или большой полуоси , составляет 100 астрономических единиц (а.е.), что в 100 раз больше, чем у Земли. У второго будет большая полуось 300 а.е. Считается, что его работа похожа на более поздние теории Девяти планет в том, что планеты ответственны за кластеризацию орбит нескольких объектов, в данном случае кластеризацию афелиевых расстояний периодических комет.около 100 и 300 а.е. Это похоже на то, как из афелиевых расстояний группируются кометы семейства Юпитера около его орбиты. ^{[19] [20]}

Открытие своеобразной орбиты Седны в 2004 году привело к предположению, что она столкнулась с массивным телом, отличным от одной из известных планет. Орбита Седны отделена , расстояние в перигелии 76 а.е., что слишком велико, чтобы быть из-за гравитационного взаимодействия с Нептуном. Несколько авторов предположили, что Седна вышла на эту орбиту после встречи с массивным телом, таким как неизвестная планета на далекой орбите, членом рассеянного скопления, которое образовалось вместе с Солнцем, или другой звездой, которая позже прошла вблизи Солнечной системы. ^{[21] [22]} Объявление в марте 2014 г. об открытии второго седноида с расстоянием в перигелии 80 а.е., 2012 г. VP 113, на аналогичной орбите, привело к возобновлению предположений о том, что неизвестная суперземля осталась в далекой Солнечной системе. ^{[23] [24]}

На конференции в 2012 году Родни Гомес предположил, что необнаруженная планета отвечает за орбиты некоторых eTNO с отделенными орбитами и больших кентавров с большой полуосью , малых тел Солнечной системы , пересекающих орбиты планет-гигантов. ^{[25] [26]} Предлагаемая планета с массой Нептуна будет находиться на удаленной (1500 а.е.), эксцентричной ( эксцентриситет 0,4) и наклонной ( наклон 40 °) орбите. Как и на девятой планете, это вызовет колебания перигелиев объектов с большими полуосями больше 300 а.е., доставив одни на пересекающие планеты орбиты, а другие - на отдельные орбиты, такие как орбиты Седны. В 2015 году была опубликована статья Гомеша, Соареша и Брассера, в которой подробно изложены их аргументы.^[27]

В 2014 году астрономы Чад Трухильо и Скотт С. Шеппард отметили сходство орбит Седны и 2012 VP _113, а также нескольких других eTNO. Они предположили, что неизвестная планета на круговой орбите между 200 и 300 а.е. нарушила их орбиты. ^[7] Позже в том же году Рауль и Карлос де ла Фуэнте Маркос утверждали, что две массивные планеты в орбитальном резонансе необходимы для создания сходства стольких орбит, 13 известных в то время. ^[28] Используя большую выборку из 39 eTNO, они подсчитали, что более близкая планета имеет большую полуось в диапазоне 300-400 а.е., относительно низкий эксцентриситет и наклон почти 14 градусов. ^[29]

Гипотеза Батыгина и Брауна [ править ]

В начале 2016 года Батыгин и Браун из Калифорнийского технологического института описали, как схожие орбиты шести eTNO могут быть объяснены с помощью Девятой планеты, и предложили возможную орбиту планеты. ^[2] Эта гипотеза может объяснить Этнос с орбитами , перпендикулярных к внутренним планетам ^[2] и других экстремальных наклонностей, ^[31] и была предложена в качестве объяснения наклона от Солнца оси . ^[32]

Орбита [ править ]

Предполагается, что Девятая Планета движется по эллиптической орбите вокруг Солнца с эксцентриситетомОт 0,2 до0,5 . Большая полуось планеты оценивается как400 австралийских единиц в800 а.е. , ^[A] примерно в 13–26 раз больше расстояния от Нептуна до Солнца. Планете потребуется от 10 000 до 20 000 лет, чтобы сделать один полный оборот вокруг Солнца. ^[33] Его наклон к эклиптике , плоскости орбиты Земли, по прогнозам составляетОт 15 ° до25 ° . ^{[1] [B]} Афелий или дальняя точка от Солнца, будет в общем направлении созвездия из Тельца , ^[34] , тогда как перигелий, ближайшая точка к Солнцу, будет в общем направлении южные районы Змеи (Caput), Змееносца и Весов . ^{[35] [36]} Браун считает, что если будет подтверждено существование Девятой Планеты, зонд сможет достичь ее всего за 20 лет, используя траекторию вращающейся рогатки вокруг Солнца. ^[37]

Масса и радиус [ править ]

По оценкам, планета в 5-10 раз больше массы Земли и в 2-4 раза больше земного радиуса. ^[1] Браун считает, что если Планета Девять существует, ее масса достаточна, чтобы очистить ее орбиту от крупных тел через 4,6 миллиарда лет, возраст Солнечной системы, и что ее сила тяжести доминирует на внешнем краю Солнечной системы, чего достаточно чтобы превратить его в планету по нынешним определениям . ^[38] Астроном Жан-Люк Марго также заявил, что Девятая планета удовлетворяет его критериям и будет считаться планетой, если и когда будет обнаружена. ^{[39] [40]}

Происхождение [ править ]

Было изучено несколько возможных источников происхождения Девятой Планеты, включая ее выброс из окрестностей известных планет-гигантов, захват другой звезды и образование на месте . В своей первоначальной статье Батыгин и Браун предположили, что Девятая Планета сформировалась ближе к Солнцу и была выброшена на дальнюю эксцентрическую орбиту после близкого столкновения с Юпитером или Сатурном во время небулярной эпохи. ^[2] Серьезность соседней звезды, или сопротивления от газообразных остатков Солнечной туманности , ^[41] затем восстанавливает эксцентриситет его орбиты. Это подняло его перигелий, оставив его на очень широкой, но стабильной орбите вне влияния других планет. ^{[42] [43]}Вероятность этого оценивается в несколько процентов. ^[44] Если бы она не была брошена в самые дальние уголки Солнечной системы, Девятая планета могла бы набрать больше массы из протопланетного диска и развиться в ядро газового гиганта . ^{[38] [45]} Вместо этого его рост был остановлен раньше, в результате чего его масса была ниже, чем у Урана или Нептуна. ^[46]

Динамическое трение от массивного пояса планетезималей также может позволить захват Девятой Планеты на стабильной орбите. Последние модели предполагают, что диск планетезималей массой 60–130 масс Земли мог образоваться, когда газ был очищен от внешних частей протопланетарного диска. ^[47]Когда Планета Девятая проходит через этот диск, ее гравитация изменяет траектории отдельных объектов таким образом, что уменьшает скорость Девятой Планеты относительно нее. Это снизит эксцентриситет Девятой планеты и стабилизирует ее орбиту. Если бы у этого диска был удаленный внутренний край, 100–200 а.е., планета, сталкивающаяся с Нептуном, имела бы 20% шанс быть захваченной на орбите, аналогичной предложенной для Девятой планеты, с наблюдаемой кластеризацией более вероятно, если внутренний край будет на 200 AU. В отличие от газовой туманности, планетезимальный диск, вероятно, был долгоживущим, что потенциально могло позволить захватить его позже. ^[48]

Девятая планета могла быть захвачена извне Солнечной системы во время близкого столкновения Солнца с другой звездой. Если бы планета находилась на далекой орбите вокруг этой звезды, взаимодействие трех тел во время встречи могло бы изменить траекторию планеты, оставив ее на стабильной орбите вокруг Солнца. Планета, происходящая из системы без планет с массой Юпитера, может оставаться на далекой эксцентрической орбите в течение более длительного времени, увеличивая ее шансы на захват. ^[10] Более широкий диапазон возможных орбит снизил бы вероятность его захвата на орбите с относительно низким наклонением до 1-2%. ^[49] Амир Сирадж и Ави Лоебобнаружили, что вероятность того, что Солнце захватит Девятую планету, увеличивается в 20 раз, если у Солнца когда-то был удаленный двойной спутник равной массы. ^{[50] [51]} Этот процесс также может происходить с планетами-изгоями, но вероятность их захвата намного меньше, только 0,05–0,10% захвачены на орбитах, подобных предложенным для Девятой планеты. ^[52]

Встреча с другой звездой также может изменить орбиту далекой планеты, сместив ее с круговой на эксцентрическую. На месте формирования планеты на таком расстоянии потребовало бы очень массивный и обширный диск, ^[2] или наружу дрейф твердых частиц в рассеивающей диске , образующий узкое кольцо , из которого планета Наращенной более миллиарда лет. ^[53] Если планета сформировалась на таком большом расстоянии, в то время как Солнце находилось в своем первоначальном скоплении, вероятность того, что она останется связанной с Солнцем по сильно эксцентричной орбите, составляет примерно 10%. ^[49]Расширенный диск мог бы подвергнуться гравитационному разрушению из-за проходящих мимо звезд и потери массы из-за фотоиспарения, в то время как Солнце оставалось в рассеянном скоплении, где оно образовалось. ^[1]

Доказательства [ править ]

Гравитационное влияние Девятой Планеты объясняет четыре особенности Солнечной системы: ^[54]

• кластеризация орбит eTNO;
• высокие перигелии таких объектов, как 90377 Sedna , которые отделены от влияния Нептуна;
• большой наклон eTNO с орбитами, примерно перпендикулярными орбитам восьми известных планет;
• транснептуновые объекты (ТНО) с большим наклонением и большой полуосью менее 100 а.е.

Первоначально было предложено объяснить девятую планету для объяснения кластеризации орбит с помощью механизма, который также объяснял бы высокий перигелий таких объектов, как Седна. Эволюция некоторых из этих объектов на перпендикулярные орбиты была неожиданной, но было обнаружено, что они соответствуют ранее наблюдаемым объектам. Позднее было обнаружено, что орбиты некоторых объектов с перпендикулярными орбитами эволюционировали в сторону меньших больших полуосей, когда другие планеты были включены в моделирование. Хотя для многих из этих особенностей были предложены другие механизмы, гравитационное влияние Девятой Планеты - единственное, что объясняет все четыре. Серьезность Planet Nine также увеличит наклонности других объектов , которые пересекают его орбиту, однако, что может оставить рассеянные объекты диска , ^[55]тела, вращающиеся вокруг Нептуна с большой полуосью больше 50 а.е., и короткопериодические кометы с более широким распределением наклонения, чем наблюдается. ^[56] Ранее была выдвинута гипотеза, что Девятая планета ответственна за наклон оси Солнца на 6 градусов относительно орбит планет ^[57], но недавние обновления ее предсказанной орбиты и массы ограничивают этот сдвиг до ~ 1 градуса. ^[1]

Наблюдения: орбитальная кластеризация объектов с высоким перигелием [ править ]

Группирование орбит TNO с большими полуосями было впервые описано Трухильо и Шеппардом, которые отметили сходство между орбитами Седны и 2012 VP ₁₁₃ . В отсутствие Девятой Планеты эти орбиты должны быть распределены случайным образом, без предпочтения какого-либо направления. После дальнейшего анализа Трухильо и Шеппард обнаружили, что аргументы перигелия 12 TNO с перигелиями больше, чем30 AU и большие полуоси больше150 астрономических единиц были сгруппированы около нуля градусов, что означает, что они поднимаются через эклиптику, когда находятся ближе всего к Солнцу. Трухильо и Шеппард предположили, что это выравнивание было вызвано массивной неизвестной планетой за Нептуном через механизм Козай . ^[7] Для объектов с аналогичными большими полуосями механизм Козая ограничивает аргументы перигелия примерно 0 или 180 градусами. Это ограничение позволяет объектам с эксцентрическими и наклонными орбитами избегать близких подходов к планете, потому что они пересекают плоскость орбиты планеты в своих ближайших и самых дальних от Солнца точках и пересекают орбиту планеты, когда они находятся значительно выше или ниже ее орбиты. . ^{[28] [58]}Гипотеза Трухильо и Шеппарда о том, как объекты будут выровнены механизмом Козаи, была заменена дальнейшим анализом и доказательствами. ^[2]

Батыгин и Браун, стремясь опровергнуть механизм, предложенный Трухильо и Шеппардом, также исследовали орбиты TNO с большими полуосями. ^[2] После исключения объектов в первоначальном анализе Трухильо и Шеппарда, которые были нестабильны из-за близкого приближения к Нептуну или были затронуты резонансами среднего движения Нептуна , Батыгин и Браун определили, что аргументы перигелия для оставшихся шести объектов (Sedna, 2012 VP ₁₁₃ , 2004 VN 112 , 2010 GB 174 , 2000 CR 105 и 2010 VZ 98 ) были сгруппированы вокруг318 ° ± 8 ° . Это открытие не согласуется с тем, как механизм Козаи стремится выровнять орбиты с аргументами перигелия при 0 ° или 180 °. ^{[2] [C]}

Батыгин и Браун также обнаружили, что орбиты шести eTNO с большой полуосью больше 250 а.е. и перигелиями за пределами 30 а.е. (Sedna, 2012 VP ₁₁₃ , 2004 VN ₁₁₂ , 2010 GB ₁₇₄ , 2007 TG 422 и 2013 RF 98 ) были выровнены в пространстве со своими перигелиями примерно в одном направлении, что привело к кластеризации их долгот перигелия , места, где они наиболее близко подходят к Солнцу. Орбиты шести объектов также были наклонены относительно орбиты эклиптики и были приблизительно копланарны , что привело к их скоплению.долготы восходящих узлов , направления, по которым каждый из них поднимается через эклиптику. Они определили, что вероятность того, что эта комбинация выравниваний была случайной, составляла всего 0,007%. ^{[2] [59] [60]} Эти шесть объектов были обнаружены в шести различных обзорах на шести разных телескопах. Это уменьшило вероятность того, что скопление могло быть вызвано смещением наблюдения, например, при наведении телескопа на определенную часть неба. Наблюдаемая кластеризация должна быть размыта через несколько сотен миллионов лет из-за того, что расположение перигелиев и восходящих узлов меняется или прецессирует с разной скоростью из-за их различных больших полуосей и эксцентриситетов. ^[D]Это указывает на то, что кластеризация не может быть связана с событием в далеком прошлом, ^[2] например, проходящей звездой, ^[61] и, скорее всего, поддерживается гравитационным полем объекта, вращающегося вокруг Солнца. ^[2]

Два из шести объектов ( 2013 RF ₉₈ и 2004 VN ₁₁₂ ) также имеют очень похожие орбиты и спектры. ^{[62] [63]} Это привело к предположению, что это был двойной объект, разрушенный около афелия во время встречи с удаленным объектом. Для разрушения двойной системы потребуется относительно близкое столкновение, что становится менее вероятным на больших расстояниях от Солнца. ^[64]

В более поздней статье Трухильо и Шеппард отметили корреляцию между долготой перигелия и аргументом перигелия TNO с большой полуосью, превышающей 150 а.е. Те, у кого долгота перигелия 0–120 °, имеют аргументы перигелия от 280 до 360 °, а те, у кого долгота перигелия составляет от 180 ° до 340 °, имеют аргументы перигелия от 0 ° до 40 °. Статистическая значимость этой корреляции составила 99,99%. Они предположили, что корреляция связана с тем, что орбиты этих объектов избегают близких подходов к массивной планете, проходя выше или ниже ее орбиты. ^[65]

В статье 2017 года Карлоса и Рауля де ла Фуэнте Маркос отмечалось, что распределение расстояний до восходящих узлов eTNO, а также до кентавров и комет с большими полуосями может быть бимодальным . Они предполагают, что это связано с тем, что eTNO избегают близких подходов к планете с большой полуосью 300–400 а.е. ^{[66] [67]}

Моделирование: воспроизведена наблюдаемая кластеризация [ править ]

Кластеризация орбит eTNO и подъем их перигелиев воспроизводятся в симуляциях, которые включают Девятую планету. В моделировании, проведенном Батыгиным и Брауном, скопления рассеянных дисковых объектов с полуглавными осями размером до 550 а.е., которые начинались со случайной ориентации, были преобразованы в примерно коллинеарные и копланарные группы пространственно ограниченных орбит массивной далекой планетой на сильно эксцентричной орбите. Это привело к тому, что большинство перигелиев объектов было направлено в схожих направлениях, а орбиты объектов - с аналогичными наклонами. Многие из этих объектов вышли на орбиты с высоким перигелием, такие как Седна, а некоторые неожиданно вышли на перпендикулярные орбиты, которые, как позже заметили Батыгин и Браун, наблюдались ранее. ^[2]

В своем первоначальном анализе Батыгин и Браун обнаружили, что распределение орбит первых шести eTNO лучше всего воспроизводилось при моделировании с использованием планеты массой 10 земных ^[E] на следующей орбите: ^[F]

• большая полуось a ≈700 а.е. ( орбитальный период 700 ^1,5 = 18 520 лет)
• эксцентриситет e ≈ 0,6, ( перигелий ≈280 а.е. , афелий ≈1,120 AU )
• наклон i ≈ 30 ° к эклиптике
• долгота восходящего узла Ω ≈100 ° . ^[ГРАММ]
• аргумент перигелия ω ≈ 140 ° и долгота перигелия ϖ =240 ° ^[68]

Эти параметры Девятой Планеты производят различные моделируемые эффекты на TNO. Объекты с большой полуосью, превышающей 250 а.е., сильно анти-выровнены с Девятой Планетой, с перигелием напротив перигелия Девятой Планеты. Объекты с большой полуосью между 150 и 250 а.е. слабо выровнены с Девятой Планетой, а перигелий находится в том же направлении, что и перигелий Девятой Планеты. Небольшой эффект наблюдается на объектах с большой полуосью менее 150 а.е. ^[3] Моделирование также показало, что объекты с большой полуосью больше250 а.е. могли бы иметь стабильные выровненные орбиты, если бы у них был меньший эксцентриситет. Эти объекты еще предстоит наблюдать. ^[2]

Были исследованы и другие возможные орбиты Девятой Планеты с большими полуосями между 400 AU и1500 а.е. , эксцентричность до 0,8 и широкий диапазон наклонов. Эти орбиты дают разные результаты. Батыгин и Браун обнаружили, что орбиты eTNO с большей вероятностью будут иметь аналогичный наклон, если девятая планета будет иметь больший наклон, но анти-выравнивание также уменьшится. ^[3] Моделирование Беккером и др. показали, что их орбиты были бы более стабильными, если бы Девятая Планета имела меньший эксцентриситет, но что анти-выравнивание более вероятно при более высоких эксцентриситетах. ^[69] Лоулер и др. обнаружили, что население, захваченное в орбитальных резонансах с Девятой планетой, было меньше, если у нее была круговая орбита, и что меньше объектов достигало орбит с высоким наклонением. ^[70]Исследования Касереса и др. показали, что орбиты eTNO были бы лучше выровнены, если бы Планета Девять имела более низкую орбиту перигелия, но ее перигелий должен был бы быть выше 90 а.е. ^[71] Более поздние исследования Батыгина и др. обнаружили, что орбиты с более высоким эксцентриситетом уменьшают средний наклон орбит eTNO. ^[1] Хотя существует множество возможных комбинаций орбитальных параметров и масс для Девятой Планеты, ни одно из альтернативных имитаций не помогло лучше предсказать наблюдаемое выравнивание исходных eTNO. Обнаружение дополнительных далеких объектов Солнечной системы позволит астрономам делать более точные прогнозы об орбите предполагаемой планеты. Они также могут предоставить дополнительную поддержку или опровержение гипотезы Девятой Планеты. ^[72][73]

Моделирование, которое включало миграцию планет-гигантов, привело к более слабому согласованию орбит eTNOs. ^[56] Направление выравнивания также изменилось: с более выровненного на анти-выровненное с увеличением большой полуоси и с анти-выровненного на выровненное с увеличением расстояния перигелия. Последнее приведет к тому, что орбиты седноидов будут ориентированы противоположно большинству других eTNO. ^[55]

Динамика: как Planet Nine изменяет орбиты eTNO [ править ]

Planet Nine изменяет орбиты eTNO с помощью комбинации эффектов. В очень долгих временных масштабах Девятая Планета оказывает крутящий момент на орбиты eTNO, который изменяется в зависимости от совмещения их орбит с орбитами Девятой Планеты. В результате обмена угловым моментомзаставляют перигелии подниматься, помещая их на орбиты, подобные Седне, а затем опускаться, возвращая их на исходные орбиты через несколько сотен миллионов лет. Движение их направления перигелия также меняется на противоположное, когда их эксцентриситет невелик, при этом объекты не выровнены (см. Синие кривые на диаграмме) или выровнены красные кривые. В более коротких временных масштабах резонансы среднего движения с Девятой планетой обеспечивают фазовую защиту, которая стабилизирует их орбиты, слегка изменяя большие полуоси объектов, сохраняя их орбиты синхронизированными с девятой планетой и предотвращая близкое сближение. Гравитация Нептуна и других планет-гигантов, а также наклон орбиты Девятой Планеты ослабляют эту защиту. Это приводит к хаотическомуизменение больших полуосей, когда объекты прыгают между резонансами, включая резонансы высокого порядка, такие как 27:17, во временных масштабах в миллион лет. ^[75] Резонансы среднего движения могут не быть необходимыми для выживания eTNO, если они и Девятая планета находятся на наклонных орбитах. ^[76] Орбитальные полюса объектов прецессируют или окружают полюс плоскости Лапласа Солнечной системы . На больших полуосях плоскость Лапласа искривляется к плоскости орбиты Девятой Планеты. Это приводит к тому, что орбитальные полюса eTNO в среднем наклоняются в одну сторону, а их долготы восходящих узлов группируются. ^[75]

Объекты на перпендикулярных орбитах с большой большой полуосью [ править ]

Planet Nine может доставить eTNO на орбиты, примерно перпендикулярные эклиптике. ^{[77] [78]} Наблюдалось несколько объектов с большим наклоном, более 50 °, и большими полуосями, превышающими 250 а.е. ^[79] Эти орбиты образуются, когда некоторые eTNO с низким наклонением входят в вековой резонанс с Девятой планетой после достижения орбит с низким эксцентриситетом. Резонанс вызывает увеличение их эксцентриситетов и наклонов, доставляя eTNO на перпендикулярные орбиты с низким перигелием, где их легче наблюдать. Затем eTNO становятся ретроградными.орбиты с меньшим эксцентриситетом, после чего они проходят вторую фазу перпендикулярных орбит с высоким эксцентриситетом, прежде чем вернуться на орбиты с низким эксцентриситетом и наклонением. Вековой резонанс с Девятой планетой включает линейную комбинацию аргументов орбиты и долготы перигелия: Δϖ - 2ω. В отличие от механизма Козая, этот резонанс заставляет объекты достигать своих максимальных эксцентриситетов, когда они находятся на почти перпендикулярных орбитах. В моделировании, проведенном Батыгиным и Морбиделли, эта эволюция была относительно обычным явлением: 38% стабильных объектов претерпели хотя бы один раз. ^[75]Аргументы перигелия этих объектов сгруппированы около или напротив Девятой Планеты, а их долготы восходящего узла сгруппированы около 90 ° в любом направлении от Девятой Планеты, когда они достигают низких перигелиев. ^{[2] [76]} Это примерно согласуется с наблюдениями с различиями, связанными с удаленными встречами с известными планетами-гигантами. ^[2]

Орбиты объектов с большим наклонением [ править ]

Популяция TNO с большим наклоном и большой полуосью менее 100 а.е. может быть образована комбинированными эффектами Девятой Планеты и других планет-гигантов. У eTNO, которые выходят на перпендикулярные орбиты, перигелий достаточно низкий, чтобы их орбиты пересекали орбиты Нептуна или других планет-гигантов. Столкновение с одной из этих планет может понизить большую полуось eTNO до уровня ниже 100 а.е., где орбиты объекта больше не контролируются Планетой Девять, оставляя его на орбите, подобной 2008 KV 42 . Прогнозируемое орбитальное распределение наиболее долгоживущих из этих объектов неоднородно. Большинство из них будет иметь орбиты с перигелиями в диапазоне от 5 до 35 а.е. и наклонением ниже 110 °; за промежутком с несколькими объектами будут другие с наклонами около 150 ° и перигелиями около 10 а.е. ^[31]Ранее было предположено , что эти объекты возникли в облаке Оорта , ^[80] теоретическое облако ледяных планетезималей вокруг Солнца на расстоянии от 2000 до 200000 AU. ^[81] Однако в симуляциях без Девятой Планеты из облака Оорта создается недостаточное количество по сравнению с наблюдениями. ^[55] Некоторые из TNO с большой наклонностью могут стать ретроградными троянами Юпитера . ^[82]

Облако Оорта и кометы [ править ]

Девятая планета изменит регионы источников и распределение углов наклона комет. При моделировании миграции планет-гигантов, описываемых моделью Ниццы, меньше объектов захватывается в облаке Оорта, когда включается Девятая планета. Другие объекты будут захвачены в облаке объектов, динамически контролируемых Девятой планетой. Облако Планеты Девять, состоящее из eTNO и перпендикулярных объектов, будет простираться от больших полуосей 200 а.е. до 3000 а.е. и содержать примерно 0,3–0,4 земных массы. ^{[56] [70]}Когда перигелий объектов в облаке Девятой Планеты опустится достаточно низко, чтобы они могли столкнуться с другими планетами, некоторые из них будут разбросаны по орбитам, которые войдут во внутреннюю Солнечную систему, где их можно будет наблюдать как кометы. Если бы Планета Девятая существовала, они составляли бы примерно треть комет типа Галлея . Взаимодействие с Девятой планетой также увеличило бы наклон рассеянных дисковых объектов, пересекающих ее орбиту. При умеренном наклоне 15–30 градусов это может привести к большему количеству, чем наблюдается. ^[55] Наклонения комет семейства Юпитера, полученные из этой популяции, также будут иметь более широкое распределение наклонений, чем наблюдается. ^{[56] [83]}Недавние оценки меньшей массы и эксцентриситета Девятой планеты уменьшили бы ее влияние на эти наклонения. ^[1]

Обновленная модель [ править ]

В феврале 2019 года общее количество eTNO, соответствующих исходной гипотезе о наличии большой полуоси размером более 250 а.е., увеличилось до 14 объектов. Параметры орбиты Девятой планеты, одобренные Батыгиным и Брауном после анализа с использованием этих объектов, были следующими: ^[84]

• большая полуось 400–500 а.е.
• эксцентриситет орбиты 0,15–0,3;
• наклонение орбиты около 20 °;
• масса около 5 масс Земли.

Прием [ править ]

Батыгин осторожно интерпретировал результаты моделирования, разработанного для его и Брауна исследовательской статьи, говоря: «Пока Девятая планета не будет заснята камерой, она не будет считаться реальной. Все, что у нас есть сейчас, - это эхо». ^[85] Браун оценил вероятность существования Девятой планеты примерно в 90%. ^[38] Грег Лафлин , один из немногих исследователей, которые знали об этой статье заранее, дает оценку 68,3%. ^[8] Другие скептически настроенные ученые требуют больше данных с точки зрения дополнительных KBO для анализа или окончательных доказательств посредством фотографического подтверждения. ^{[86] [73] [87]} Браун, хотя и признает точку зрения скептиков, все же считает, что данных достаточно, чтобы начать поиск новой планеты. ^[88]

Гипотезу Девятой Планеты поддерживают несколько астрономов и ученых. Джим Грин , директор Управления научных миссий НАСА , сказал: «Сейчас доказательства сильнее, чем раньше». ^[89] Но Грин также предупредил о возможности других объяснений наблюдаемого движения удаленных eTNO и, цитируя Карла Сагана , сказал, что «экстраординарные утверждения требуют чрезвычайных доказательств». ^[38] Профессор Массачусетского технологического института Том Левенсон пришел к выводу, что на данный момент Девятая планета кажется единственным удовлетворительным объяснением всего, что сейчас известно о внешних регионах Солнечной системы. ^[85] АстрономАлессандро Морбиделли , который рецензировал исследовательскую статью для The Astronomical Journal , согласился с этим, сказав: «Я не вижу никакого альтернативного объяснения тому, что предлагают Батыгин и Браун». ^{[8] [38]}

Астроном Рену Малхотра остается агностиком относительно Девятой Планеты, но отмечает, что она и ее коллеги обнаружили, что орбиты eTNO кажутся наклоненными таким образом, который трудно объяснить иначе. «Количество деформации, которое мы видим, просто безумное», - сказала она. «Для меня это самое интригующее доказательство Девятой Планеты, которое я когда-либо встречал». ^[90]

Другие авторитеты в разной степени скептически относятся. Американский астрофизик Итан Сигел , который ранее предполагал, что планеты могли быть выброшены из Солнечной системы во время ранней динамической нестабильности, скептически относится к существованию неоткрытой планеты в Солнечной системе. ^{[78] [91]} В статье 2018 года, посвященной обзору, в котором не было обнаружено доказательств кластеризации орбит eTNO, он предполагает, что ранее наблюдаемая кластеризация могла быть результатом наблюдаемой предвзятости, и утверждает, что большинство ученых считают, что Девятой Планеты не существует. ^[92] Ученый-планетолог Хэл Левисонсчитает, что вероятность того, что выброшенный объект окажется во внутреннем облаке Оорта, составляет всего около 2%, и предполагает, что многие объекты, должно быть, были брошены мимо облака Оорта, если кто-то вышел на стабильную орбиту. ^[93]

Некоторый скептицизм в отношении Девятой планеты в 2020 году основан на результатах Обзора происхождения внешней солнечной системы и Обзора темной энергии . Благодаря тому, что OSSOS задокументировал более 800 транснептуновых объектов, а DES обнаружил 316 новых. ^[94] Оба обзора скорректированы с учетом систематической ошибки наблюдений и пришли к выводу, что среди наблюдаемых объектов не было доказательств кластеризации. ^[95] Авторы идут дальше, объясняя, что практически все орбиты объектов можно объяснить физическими явлениями, а не девятой планетой, как предполагали Браун и Батыгин. ^[96]Автор одного из исследований Саманта Лоулер сказала, что гипотеза о девятой планете, предложенная Брауном и Батыгиным, «не выдерживает подробных наблюдений», указывая на гораздо больший размер выборки в 800 объектов по сравнению с гораздо меньшими 14, и что убедительные исследования, основанные на на указанные объекты были «преждевременными». Она пошла дальше, объяснив, что явление этих экстремальных орбит могло быть связано с гравитационным затмением Нептуна, когда он мигрировал наружу ранее в истории Солнечной системы. ^[97]

Альтернативные гипотезы [ править ]

Временная или случайная кластеризация [ править ]

Результаты Обзора внешней солнечной системы (OSSOS) предполагают, что наблюдаемая кластеризация является результатом сочетания смещения наблюдений и статистики малых чисел. OSSOS, хорошо охарактеризованный обзор внешней части Солнечной системы с известными отклонениями, обнаружил восемь объектов с большой полуосью> 150 а.е. с орбитами, ориентированными в широком диапазоне направлений. После учета наблюдательных предвзятостей обзора не было обнаружено никаких доказательств аргументов кластеризации перигелия (ω), выявленных Трухильо и Шеппардом ^[I], а ориентация орбит объектов с наибольшей большой полуосью не была статистически достоверной. согласуется с случайностью. ^{[98] [99]}Педро Бернардинелли и его коллеги также обнаружили, что орбитальные элементы eTNO, обнаруженные в ходе исследования темной энергии, не демонстрируют признаков кластеризации. Однако они также отметили, что покрытие неба и количество найденных объектов были недостаточными, чтобы показать, что Девятой Планеты не было. ^{[100] [101]} Аналогичный результат был получен, когда эти два обзора были объединены с обзором Трухильо и Шеппарда. ^[102]Эти результаты отличаются от анализа ошибок открытия в ранее наблюдаемых eTNO, проведенного Майком Брауном. Он обнаружил, что после учета систематических ошибок наблюдений кластеризация долгот перигелия 10 известных eTNO будет наблюдаться только в 1,2% случаев, если их фактическое распределение будет однородным. В сочетании с вероятностью наблюдаемой кластеризации аргументов перигелия вероятность составила 0,025%. ^[103] Более поздний анализ ошибок обнаружения 14 eTNO, проведенный Брауном и Батыгиным, определил, что вероятность наблюдаемой кластеризации долгот перигелия и положений орбитальных полюсов составляет 0,2%. ^[104]

Моделирование 15 известных объектов, эволюционирующих под влиянием Девятой Планеты, также выявило отличия от наблюдений. Кори Шенкман и его коллеги включили Девятую планету в моделирование многих клонов (объектов с аналогичными орбитами) 15 объектов с большой полуосью> 150 а.е. и перигелием> 30 а.е. ^[J] Хотя они наблюдали выравнивание орбит, противоположное выравниванию орбит Девятой Планеты, для объектов с большой полуосью больше 250 а.е., кластеризация аргументов перигелия не наблюдалась. Их моделирование также показало, что перигелий eTNOs плавно поднимался и опускался, оставляя многие с перигелийными расстояниями от 50 до 70 а.е., где ничего не наблюдалось, и предсказали, что будет много других ненаблюдаемых объектов. ^[105]К ним относятся большой резервуар объектов с большим наклоном, которые можно было бы упустить из-за того, что большинство наблюдений проводилось под небольшим наклоном ^[70], и большое количество объектов с перигелиями, настолько удаленными, что они были бы слишком слабыми для наблюдения. Многие объекты также были выброшены из Солнечной системы после столкновения с другими планетами-гигантами. Большие ненаблюдаемые популяции и потеря многих объектов привели к тому, что Shankman et al. чтобы оценить, что масса первоначального населения составляла десятки масс Земли, требуя, чтобы в ранней Солнечной системе была выброшена гораздо большая масса. ^[K]Shankman et al. пришли к выводу, что существование Девятой Планеты маловероятно и что наблюдаемое в настоящее время выравнивание существующих eTNO является временным явлением, которое исчезнет по мере обнаружения большего количества объектов. ^{[90] [105]}

Нестабильность наклона в массивном диске [ править ]

Анн-Мари Мэдиган и Майкл Маккорт постулируют, что нестабильность наклона в далеком массивном поясе ответственна за согласование аргументов о перигелии eTNO. ^[106] Нестабильность наклона могла возникнуть в диске частиц с орбитами с высоким эксцентриситетом ( e  > 0,6) вокруг центрального тела, такого как Солнце. Самогравитация этого диска может вызвать его спонтанную организацию, увеличивая наклоны объектов и выравнивая аргументы перигелия, формируя его в конус выше или ниже исходной плоскости. ^[107] Этот процесс потребует длительного времени и значительной массы диска, порядка миллиарда лет для диска с массой Земли 1–10. ^[106]Хотя нестабильность наклона могла бы согласовать аргументы перигелия и поднять перигелий, создавая отдельные объекты, она не смогла бы согласовать долготы перигелия. ^[103] Майк Браун считает Девятую планету более вероятным объяснением, отмечая, что текущие исследования не выявили достаточно большого рассеянного диска, чтобы вызвать «нестабильность наклона». ^{[108] [109]} В Ницце, моделирующих модели Солнечной системы, которые учитывали самогравитацию планетезимального диска, наклонной неустойчивости не возникало. Вместо этого симуляция произвела быструю прецессию орбит объектов, и большинство объектов было выброшено за слишком короткий промежуток времени, чтобы возникла нестабильность наклона. ^[110]В 2020 году Мэдиган и его коллеги показали, что для нестабильности наклона потребуется 20 масс Земли в диске объектов с большими полуосями в несколько сотен а.е. ^[111] Нестабильность наклона в этом диске могла бы воспроизвести наблюдаемую щель в перигелиевых расстояниях крайних TNO. ^[112] Наблюдаемое выравнивание апсид также могло произойти после нестабильности наклона при наличии достаточного времени. ^[113]

Погоня за массивным диском [ править ]

Антраник Сефилиан и Джихад Тома предполагают, что массивный диск умеренно эксцентрических TNO ответственен за кластеризацию долгот перигелия eTNO. Этот диск будет содержать 10 TNO массой Земли с выровненными орбитами и эксцентриситетом, которые увеличиваются с увеличением их большой полуоси от нуля до 0,165. Гравитационные эффекты диска компенсируют прямую прецессию, вызываемую планетами-гигантами, так что орбитальные ориентации отдельных его объектов сохраняются. Орбиты объектов с высоким эксцентриситетом, таких как наблюдаемые eTNO, были бы стабильными и имели бы примерно фиксированную ориентацию или долготы перигелия, если бы их орбиты были анти-выровнены с этим диском. ^[114]Хотя Браун считает, что предложенный диск может объяснить наблюдаемую кластеризацию eTNO, он считает маловероятным, что диск мог выжить в течение всего периода существования Солнечной системы. ^[115] Батыгин думает, что в поясе Койпера недостаточно массы, чтобы объяснить образование диска, и спрашивает: «Почему протопланетный диск заканчивался около 30 а.е. и перезапускался после 100 а.е.?» ^[116]

Планета на орбите с меньшим эксцентриситетом [ править ]

Гипотеза Девятой Планеты включает в себя набор предсказаний относительно массы и орбиты планеты. Альтернативная теория предсказывает планету с другими параметрами орбиты. Рену Малхотра, Кэтрин Волк и Сянью Ван предположили, что четыре отдельных объекта с наибольшим периодом обращения, а также перигелия за пределами40 AU и большие полуоси больше250 а.е. , находятся в резонансах среднего движения n : 1 или n : 2 с гипотетической планетой. Два других объекта с большой полуосью больше, чем150 а.е. также потенциально находятся в резонансе с этой планетой. Предложенная ими планета может находиться на орбите с меньшим эксцентриситетом, малым наклоном, с эксцентриситетом e  <0,18 и наклонением i  ≈ 11 °. В этом случае эксцентриситет ограничен требованием избегать близких подходов 2010 GB ₁₇₄ к планете. Если eTNOs находятся на периодических орбитах третьего типа, ^[L] с их стабильностью, усиленной либрацией их аргументов перигелия, планета могла бы находиться на орбите с более высоким наклонением, с i ≈ 48 °. В отличие от Батыгина и Брауна, Малхотра, Волк и Ван не уточняют, что орбиты большинства далеких оторвавшихся объектов будут анти-выровнены с массивной планетой. ^{[117] [119]}

Выравнивание благодаря механизму Козая [ править ]

Трухильо и Шеппард в 2014 году утверждали, что массивная планета на круговой орбите со средним расстоянием между 200 AU и300 а.е. были ответственны за кластеризацию аргументов перигелия двенадцати TNO с большими полуосями. Трухильо и Шеппард определили кластеризацию около нуля степеней аргументов перигелия орбит двенадцати TNO с перигелиями больше, чем30 AU и большие полуоси больше150 AU . ^{[2] [7]} После того, как численное моделирование показало, что аргументы перигелия должны циркулировать с разной скоростью, оставив их случайным образом рандомизированными через миллиарды лет, они предположили, что массивная планета на круговой орбите в несколько сотен астрономических единиц ответственна за эту кластеризацию. . ^{[7] [120]} Эта массивная планета заставила бы аргументы перигелия TNOs быть либративными примерно на 0 ° или 180 ° через механизм Козаи, так что их орбиты пересекали плоскость орбиты планеты около перигелия и афелия, ближайшего и самого дальнего точки с планеты. ^{[7] [28]} При численном моделировании, включая 2–15 масс Земли на круговой орбите с низким наклонением между200 AU и300 а.е. аргументы перигелия Седны и 2012 VP ₁₁₃ либировали около 0 ° в течение миллиардов лет (хотя объекты нижнего перигелия этого не делали) и претерпевали периоды либрации с массивным объектом Нептуна на орбите с высоким наклонением на 1500 а.е. ^[7] Другой процесс, такой как проходящая звезда, потребуется для объяснения отсутствия объектов с аргументами перигелия около 180 °. ^{[2] [M]}

Эти симуляции продемонстрировали основную идею того, как одна большая планета может направить меньшие TNO на орбиты аналогичного типа. Они были основным доказательством концептуального моделирования, в котором не была получена уникальная орбита планеты, поскольку они утверждали, что существует множество возможных орбитальных конфигураций, которые может иметь планета. ^[120] Таким образом, они не полностью сформулировали модель, которая успешно включала всю кластеризацию eTNO с орбитой для планеты. ^[2] Но они были первыми, кто заметил скопление на орбитах TNO, и что наиболее вероятная причина была связана с неизвестной массивной далекой планетой. Их работа очень похожа на то, как Алексис Буварзаметил, что движение Урана было своеобразным, и предположил, что это, вероятно, были гравитационные силы от неизвестной 8-й планеты, которые привели к открытию Нептуна. ^[123]

Рауль и Карлос де ла Фуэнте Маркос предложили аналогичную модель, но с двумя далекими планетами в резонансе. ^{[28] [124]} Анализ, проведенный Карлосом и Раулем де ла Фуэнте Маркос с Сверре Дж. Орсетом, подтвердил, что наблюдаемое совпадение аргументов перигелия не могло быть связано с систематической ошибкой наблюдений. Они предположили, что вместо этого это было вызвано объектом с массой между Марсом и Сатурном, который вращался в некоторой200 а.е. от Солнца. Подобно Трухильо и Шеппард, они предположили, что TNO удерживаются связанными вместе механизмом Козаи, и сравнили их поведение с поведением кометы 96P / Махгольца под влиянием Юпитера . ^[125] Они также изо всех сил пытались объяснить выравнивание орбиты, используя модель только с одной неизвестной планетой, и поэтому предположили, что эта планета сама находится в резонансе с более массивным миром около250 а.е. от Солнца. ^{[120] [126]} В своей статье Браун и Батыгин отметили, что для выравнивания аргументов перигелия около 0 ° или 180 ° с помощью механизма Козая требуется отношение больших полуосей, почти равное единице, что указывает на то, что несколько планет с орбитами необходимо настроить на набор данных, что сделает это объяснение слишком громоздким. ^[2]

Изначальная черная дыра [ править ]

В 2019 году Якуб Шольц и Джеймс Анвин предположили, что первичная черная дыра ответственна за кластеризацию орбит eTNO. Их анализ OGLEДанные гравитационного линзирования показали, что популяция объектов планетарной массы в направлении галактического балджа более многочисленна, чем местная популяция звезд. Они предполагают, что эти объекты не являются свободно плавающими планетами, а являются изначальными черными дырами. Поскольку их оценка численности этой популяции больше, чем предполагаемая численность свободно плавающих планет по моделям образования планет, они утверждают, что захват гипотетической первичной черной дыры был бы более вероятным, чем захват свободно плавающей планеты. Это также может объяснить, почему объект, ответственный за возмущение орбит eTNO, если он существует, еще не обнаружен. ^{[127] [128]} В статье был предложен метод обнаружения, согласно которому черная дыра слишком холодная, чтобы ее можно было обнаружить поверх реликтового излучения., но взаимодействие с окружающей темной материей приведет к появлению гамма-лучей, обнаруживаемых FERMILAT . Константин Батыгин прокомментировал это, заявив, что, хотя Девятая планета может быть изначальной черной дырой, в настоящее время недостаточно доказательств, чтобы сделать эту идею более правдоподобной, чем любая другая альтернатива. ^[129] Эдвард Виттен предложил флот зондов, ускоренных радиационным давлением, которые могли бы обнаружить местоположение первичной черной дыры Планеты Девять, однако Тим Хоанг и Ави Леб показали, что в любом сигнале будет преобладать шум межзвездной среды . ^{[130] [131]} Амир Сирадж и Ави Лоебпредложил обсерватории Веры К. Рубин метод обнаружения вспышек от любой маломассивной черной дыры во внешней Солнечной системе, включая возможную первичную черную дыру на Девятой планете. ^{[132] [133]}

Попытки обнаружения [ править ]

Видимость и местоположение [ править ]

Из-за своего огромного расстояния от Солнца Девятая планета будет отражать мало солнечного света, что потенциально может уклоняться от наблюдений телескопа. ^[38] Ожидается, что его видимая величина будет слабее 22, что сделает его как минимум в 600 раз слабее Плутона . ^{[3] [N]} Если Девятая планета существует и близка к перигелию, астрономы могли бы идентифицировать ее на основе существующих изображений. В афелии потребуются самые большие телескопы, но если планета в настоящее время находится между ними, многие обсерватории могут обнаружить Девятую планету. ^{[137] По} статистике, планета с большей вероятностью находится близко к своему афелию на расстоянии более 600 а.е. ^[138]Это связано с тем, что в соответствии со вторым законом Кеплера, вблизи афелия объекты движутся медленнее . Исследование 2019 года показало, что Девятая Планета, если она существует, может быть меньше и ближе, чем предполагалось изначально. Это сделало бы гипотетическую планету ярче и ее легче было бы обнаружить с видимой величиной 21–22. ^{[1] [139]} По словам профессора Мичиганского университета Фреда Адамса, в ближайшие 10-15 лет Девятая Планета будет либо наблюдаемой, либо будет собрано достаточно данных, чтобы исключить ее существование. ^{[140] [141]}

Поиск по существующим данным [ править ]

Поиск Батыгина и Брауна в базах данных звездных объектов уже исключил большую часть неба вдоль предсказанной орбиты Девятой Планеты. Остальные области включают направление его афелия, где он был бы слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить с помощью этих обзоров, и около плоскости Млечного Пути , где его было бы трудно отличить от множества звезд. ^[35] Этот поиск включал архивные данные из обзора неба Каталины с величиной c. 19, Pan-STARRS до величины 21,5 и инфракрасные данные со спутника Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). ^{[3] [35]} Совсем недавно они также провели поиск выпуска данных за первый год изПереходный объект Цвикки без идентификации Девятой Планеты. ^[142]

Другие исследователи проводят поиск существующих данных. Дэвид Гердес, который участвовал в разработке камеры, использованной в Обзоре темной энергии , утверждает, что программное обеспечение, предназначенное для идентификации далеких объектов Солнечной системы, таких как 2014 UZ 224, могло бы найти Девятую планету, если бы она была получена в рамках этого обзора, который охватил четверть южное небо. ^{[143] [144]} Майкл Медфорд и Дэнни Голдштейн, аспиранты Калифорнийского университета в Беркли , также изучают архивные данные, используя технику, которая объединяет изображения, сделанные в разное время. Использование суперкомпьютераони будут смещать изображения, чтобы учесть расчетное движение Девятой Планеты, позволяя объединить множество слабых изображений слабого движущегося объекта для получения более яркого изображения. ^[83] Поиск, объединяющий несколько изображений, собранных данными WISE и NEOWISE, также был проведен без обнаружения Девятой Планеты. Этот поиск охватил области неба вдали от галактической плоскости на длине волны "W1" (длина волны 3,4 мкм, используемая WISE) и, по оценкам, сможет обнаружить объект массой 10 масс Земли на расстоянии 800–900 а.е. ^{[11] [145]}

Текущие поиски [ править ]

Поскольку прогнозируется, что планета будет видна в Северном полушарии , ожидается, что первичный поиск будет проводиться с использованием телескопа Subaru , у которого есть как достаточно большая апертура , чтобы видеть слабые объекты, так и широкое поле зрения, чтобы сократить время поиска. ^[24] Две команды астрономов - Батыгин и Браун, а также Трухильо и Шеппард - проводят эти поиски вместе, и обе команды ожидают, что поиск займет до пяти лет. ^{[14] [146]} Браун и Батыгин изначально сузили область поиска Девятой Планеты до примерно 2000 квадратных градусов неба около Ориона., участок космоса, который, по мнению Батыгина, может быть покрыт телескопом Субару примерно за 20 ночей. ^[147] Последующие уточнения Батыгина и Брауна сократили пространство поиска до 600–800 квадратных градусов неба. ^[148] В декабре 2018 года они провели 4 ночи и 3 ночи, наблюдая с помощью телескопа Субару. ^[149] Из-за неуловимости гипотетической планеты было предложено использовать различные методы обнаружения при поиске суперземли.масса планеты варьируется от использования разных телескопов до использования нескольких космических аппаратов. В конце апреля - начале мая 2020 года Скотт Лоуренс и Зив Рогошински предложили последний метод для его обнаружения, поскольку несколько космических аппаратов будут иметь преимущества, которых нет у наземных телескопов. ^[150]

Радиация [ править ]

Хотя далекая планета, такая как Девятая планета, будет отражать мало света, из-за своей большой массы она все равно будет излучать тепло от своего образования при охлаждении. При расчетной температуре 47 К (-226,2 ° C) пик его излучения будет приходиться на инфракрасное излучение. ^[151] Эту радиационную сигнатуру можно было бы обнаружить с помощью наземных субмиллиметровых телескопов , таких как ALMA , ^[152], а поиск можно было бы провести с помощью экспериментов с космическим микроволновым фоном, работающих на миллиметровых длинах волн . ^{[153] [154] [155] [O]} Джим Грин из Управления научных миссий НАСА с оптимизмом смотрит на то, что это может быть замеченоКосмический телескоп Джеймса Уэбба , преемник космического телескопа Хаббла , запуск которого ожидается в 2021 году ^[89]

Гражданская наука [ править ]

Проект Zooniverse Backyard Worlds , первоначально начатый в феврале 2017 года, использовал архивные данные космического корабля WISE для поиска Девятой планеты. Проект также будет искать субзвездные объекты, такие как коричневые карлики, в окрестностях Солнечной системы . ^{[157] [158] На} веб-сайт Backyard Worlds загружено 32 000 анимаций из четырех изображений каждое, что составляет 3 процента данных космического корабля WISE. Путем поиска движущихся объектов в анимации гражданские ученые могли бы найти Девятую планету. ^[159]

В апреле 2017 года ^[160], используя данные телескопа SkyMapper в обсерватории Сайдинг-Спринг , гражданские ученые на платформе Zooniverse сообщили о четырех кандидатах на Девятую планету. Эти кандидаты будут изучены астрономами, чтобы определить их жизнеспособность. ^[161] Проект, стартовавший 28 марта 2017 года, достиг поставленных целей менее чем за три дня, проведя около пяти миллионов классификаций более чем 60 000 человек. ^[161]

В проекте Zooniverse Catalina Outer Solar System Survey , начатом в августе 2020 года, используются архивные данные Catalina Sky Survey для поиска TNO. В зависимости от размера, расстояния и величины, ученые-граждане могут найти Девятую планету. ^{[162] [163]}

Попытки предсказать местоположение [ править ]

Кассини измерения орбиты Сатурна [ править ]

Точные наблюдения орбиты Сатурна с использованием данных Кассини предполагают, что Девятая планета не может находиться на определенных участках предполагаемой орбиты, потому что ее гравитация окажет заметное влияние на положение Сатурна. Эти данные ни доказывают, ни опровергают существование Девятой Планеты. ^[164]

Первоначальный анализ Фиенги, Ласкара, Манша и Гастино с использованием данных Кассини для поиска остатков орбиты Сатурна, небольших различий с его предсказанной орбитой из-за Солнца и известных планет, несовместим с тем, что Девятая планета находилась с истинной аномалией , т.е. положение вдоль его орбиты относительно перигелия от -130 ° до -110 ° или от -65 ° до 85 °. Анализ с использованием орбитальных параметров Батыгина и Брауна для Девятой Планеты предполагает, что отсутствие возмущений орбиты Сатурна лучше всего объясняется, если Девятая Планета расположена в истинной аномалии117,8 °+ 11 °
−10 °. В этом месте Девятая Планета будет примерно630 а.е. от Солнца, ^[164] с прямым восхождением около 2 ^часов и склонением около -20 ° в Ците . ^[165] В противоположность этому , если предполагаемая планета находится вблизи афелии она будет расположена рядом с прямым восхождением 3,0 ^ч до 5,5 ^ч и склонение -1 ° до 6 °. ^[166]

Более поздний анализ данных Кассини, проведенный астрофизиками Мэтью Холманом и Мэтью Пейном, ужесточил ограничения на возможные местоположения Девятой Планеты. Холман и Пейн разработали более эффективную модель, которая позволила им исследовать более широкий спектр параметров, чем в предыдущем анализе. Параметры, определенные с помощью этой техники для анализа данных Кассини, затем пересеклись с динамическими ограничениями Батыгина и Брауна на орбите Девятой Планеты. Холман и Пэйн пришли к выводу, что Девятая планета, скорее всего, будет расположена в пределах 20 ° от прямого восхождения = 40 °, склонения = -15 °, в области неба около созвездия Кита. ^{[144] [167]}

Уильям Фолкнер, планетолог из Лаборатории реактивного движения (JPL), заявил, что космический корабль Кассини не испытывал необъяснимых отклонений на своей орбите вокруг Сатурна. Неоткрытая планета повлияет на орбиту Сатурна, а не Кассини . Это могло привести к появлению подписи в измерениях Кассини , но JPL не обнаружила необъяснимых подписей в данных Кассини . ^[168]

Анализ орбиты Плутона [ править ]

Анализ орбиты Плутона, проведенный Холманом и Пейном в 2016 году, обнаружил, что возмущения намного больше, чем предсказывали Батыгин и предложенная Брауном орбита для Девятой планеты. Холман и Пейн предложили три возможных объяснения: систематические ошибки в измерениях орбиты Плутона; немоделированная масса Солнечной системы, такая как небольшая планета в диапазоне 60–100 AU (возможно, объясняет обрыв Койпера ); или планета более массивная или более близкая к Солнцу, чем планета, предсказанная Батыгиным и Брауном. ^{[90] [169]}

Орбиты почти параболических комет [ править ]

Анализ орбит комет с почти параболическими орбитами идентифицирует пять новых комет с гиперболическими орбитами, которые приближаются к номинальной орбите Девятой планеты, описанной в первоначальной статье Батыгина и Брауна. Если эти орбиты являются гиперболическими из-за близких столкновений с Девятой планетой, по оценкам анализа, Девятая планета в настоящее время находится около афелия с прямым восхождением 83–90 ° и склонением 8–10 °. ^[170] Скотт Шеппард, который скептически относится к этому анализу, отмечает, что на орбиты комет влияют разные силы. ^[90]

Покрытие Юпитерскими троянами [ править ]

Малена Райс и Грегори Лафлин предложили построить сеть телескопов для обнаружения покрытий Юпитерскими троянами. Выбор времени этих покрытий обеспечит точную астрометрию этих объектов, позволяющую отслеживать их орбиты на предмет изменений, вызванных приливом с Девятой планеты. ^[171]

Попытки предсказать большую полуось [ править ]

Анализ, проведенный Сарой Миллхолланд и Грегори Лафлином, выявил образец соизмеримости (отношения между периодами обращения пары объектов, согласующиеся с тем, что оба они находятся в резонансе с другим объектом) eTNO. Они идентифицируют пять объектов, которые были бы близки к резонансам с Девятой планетой, если бы у нее была большая полуось 654 а.е.: Седна (3: 2), 2004 VN 112 (3: 1), 2012 VP ₁₁₃ (4: 1), 2000 CR 105 (5: 1) и 2001 FP 185 (5: 1). Они идентифицируют эту планету как Девятая, но предлагают другую орбиту с эксцентриситетом e ≈ 0,5, наклонением i.≈ 30 °, аргумент перигелия ω ≈ 150 °, долгота восходящего узла Ω ≈ 50 ° (последнее отличается от значения Брауна и Батыгина, равного 90 °). ^{[19] [P]}

Карлос и Рауль де ла Фуэнте Маркос также отмечают соизмеримость среди известных eTNO, аналогичную таковой в поясе Койпера, где случайные сопоставимости происходят из-за объектов, находящихся в резонансе с Нептуном. Они обнаружили, что некоторые из этих объектов будут находиться в резонансах 5: 3 и 3: 1 с планетой, у которой большая полуось составляет ≈700 а.е. ^[173]

Было предложено, что три объекта с меньшей большой полуосью около 172 а.е. ( 2013 UH 15 , 2016 QV 89 и 2016 QU 89 ) находятся в резонансе с Девятой планетой. Эти объекты были бы в резонансе и анти-выровнены с Планетой Девять, если бы у нее была большая полуось 315 а.е., что ниже диапазона, предложенного Батыгиным и Брауном. В качестве альтернативы, они могли бы находиться в резонансе с Девятой Планетой, но иметь вращающуюся орбитальную ориентацию вместо того, чтобы ограничиваться Девятой Планетой, если бы у нее была большая полуось 505 а.е. ^[175]

Более поздний анализ, проведенный Элизабет Бейли, Майклом Брауном и Константином Батыгиным, показал, что если Девятая Планета находится на эксцентрической и наклонной орбите, захват многих из eTNO в резонансах более высокого порядка и их хаотический переход между резонансами не позволяют идентифицировать основные полуглавные планеты Девятой планеты. ось с использованием текущих наблюдений. Они также определили, что вероятность того, что первые шесть наблюдаемых объектов будут находиться в отношениях периода N / 1 или N / 2 с Планетой Nine, составляет менее 5%, если она имеет эксцентрическую орбиту. ^[176]

В конце 2020 года было определено, что HD 106906 b , кандидатная экзопланета, имела эксцентрическую орбиту, которая выводила ее за пределы диска обломков ее двойных звезд-хозяев. Его орбита, похоже, похожа на предсказания, сделанные для большой полуоси Планеты Девять, и она может служить представителем Девятой Планеты, который помогает объяснить, как развиваются такие планетные орбиты. ^[174]

Именование [ править ]

У Planet Nine нет официального названия, и она не получит его, если ее существование не будет подтверждено с помощью изображений. Только две планеты, Уран и Нептун, были обнаружены в Солнечной системе за всю историю человечества. Однако многие малые планеты , в том числе карликовые планеты, такие как Плутон, астероиды и кометы, были обнаружены и названы. Следовательно, существует хорошо отработанный процесс наименования вновь обнаруженных объектов Солнечной системы. Если будет наблюдаться Девятая планета, Международный астрономический союз подтвердит название, причем приоритет обычно отдается названию, предложенному его первооткрывателями. ^[177] Скорее всего, это имя выбрано из римского илиГреческая мифология . ^[178]

В своей первоначальной статье Батыгин и Браун просто назвали объект «возмущающим» ^[2], и только в более поздних пресс-релизах они использовали «Планета Девять». ^[179] Они также использовали имена « Иосафат » и «Джордж» (ссылка на предложенное Уильямом Гершелем название для Урана ) для Девятой Планеты. Браун заявил: «Мы на самом деле называем это Phattie ^[Q], когда просто разговариваем друг с другом». ^[8] В интервью 2019 года с Дереком Мюллером для YouTube-канала Veritasium Батыгин также неофициально предложил, основываясь на петиции на Change.org, назвать планету в честь певца Дэвида Боуи и назвать любые потенциальные спутники планеты в честь персонажей из каталога песен Боуи, таких как Зигги Стардаст или Звездный человек . ^[180]

Шутки связывают «Планету девять» с научно-фантастическим фильмом ужасов Эда Вуда 1959 года « План 9 из космоса» . ^[159] В связи с гипотезой Девятой Планеты название фильма недавно нашло свое отражение в академическом дискурсе. В 2016 году в журнале Scientific American была опубликована статья под названием « Девятая планета из космоса» о предполагаемой планете во внешнем регионе Солнечной системы . ^{[181] С} тех пор в нескольких выступлениях на конференциях использовалась та же игра слов , ^{[182] [183],} как и в лекции Майка Брауна в 2019 году. ^[184]

Персефона , жена божества Плутона, была популярным именем, обычно используемым в научной фантастике для планеты за Нептуном (см. Вымышленные планеты Солнечной системы ). Однако маловероятно, что Девятая планета или любая другая предполагаемая планета за Нептуном получит название Персефона после подтверждения ее существования, поскольку это уже название астероида 399 Персефона . ^[185]

В 2018 году планетолог Алан Стерн возразил против названия Девятой Планеты , заявив: «Это попытка стереть наследие Клайда Томбо , и это откровенно оскорбительно», предложив название Планета X до ее открытия. ^[186] Он подписал заявление с 34 другими учеными, в котором говорилось: «Мы также считаем, что использование этого термина [Девятая планета] должно быть прекращено в пользу культурно и таксономически нейтральных терминов для таких планет, как Планета X, Планета Следующая или Гигантская планета 5 ". ^[187] По словам Брауна, " ' Planet X'- это не общая ссылка на какую-то неизвестную планету, а конкретное предсказание Лоуэлла, которое привело к (случайному) открытию Плутона. Наше предсказание не связано с этим предсказанием » ^[186].

См. Также [ править ]

• История образования Солнечной системы и гипотезы эволюции
• Гипотетические планеты Солнечной системы
• Немезида (гипотетическая звезда)
• Катаклизм Нибиру § Девятая планета
• Тихе (гипотетическая планета)
• Вулкан (гипотетическая планета)

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]