Ледяной карлик: что новое открытие изменило в представлениях о Солнечной системе

Ученые обнаружили объект диаметром около 700 км, находящийся в 21 раз дальше от Солнца, чем Плутон. Это небесное тело — один из самых удаленных объектов, известных в Солнечной системе. Он достаточно велик, чтобы претендовать на звание карликовой планеты, которых пока известно только пять. С другой стороны, открытие заставляет усомниться в существовании загадочной планеты X, о которой специалисты спорят уже почти десять лет.

Проблемы идентичности

Плутон, открытый в 1930 году, долго считался девятой планетой Солнечной системы. Это была настоящая белая ворона в семье Солнца. Единственная планета, орбита которой пересекала орбиту другой планеты (Нептуна). Самая маленькая планета — вдвое меньше Меркурия — и единственная, которая меньше Луны. К тому же орбита Плутона лежит не в той плоскости, что орбиты остальных планет.

В конце XX века стало ясно, что Плутон лишь часть пояса Койпера — обширного пояса ледяных тел, начинающегося в 30 и заканчивающего в 50 астрономических единицах (а.е.) от Солнца. Одна а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца, или 150 млн км. Астрономы открыли там несколько объектов диаметром 1000-2000 км, вполне сопоставимых с Плутоном (2400 км). Последней каплей стало открытие в 2005 году Эриды диаметром более 2300 км. Ученые оказались перед дилеммой: смириться с тем, что в Солнечной системе неопределенно много планет, или отобрать у Плутона этот статус. Специалисты предпочли второй вариант. В 2006 году Международный астрономический союз принял новое определение планеты. Планета должна обращаться вокруг своей звезды — а не вокруг другой планеты, иметь форму, близкую к шарообразной, и расчищать свою орбиту. Последнее требование означает, что планета достаточно массивна, чтобы на ее орбите «не выживали» другие тела сравнимой массы. Гравитация планеты либо приведет к столкновению с ними, либо вытолкнет «соседей» в другую часть системы. Для тел, которые удовлетворяют лишь первым двум требованиям, но не третьему, придумали новую категорию: карликовые планеты. Пока в Солнечной системе пять общепризнанных карликовых планет. В порядке удаления от Солнца это Церера (единственная, лежащая не в поясе Койпера, а между Марсом и Юпитером), Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. На этот статус претендуют и другие объекты, но пока у наблюдателей недостаточно данных, чтобы подтвердить их сферическую форму.

Житель окраин

Тела, кружащие вокруг Солнца за орбитой Нептуна, объединяются под названием транснептуновых объектов (ТНО). Астрономы обнаружили более 5000 таких тел, и это, вероятно, капля в море. Мы видим объекты Солнечной системы благодаря отраженному от них солнечному свету. Однако ТНО очень далеки от Солнца и вдобавок малы. По теоретическим оценкам, суммарная масса ТНО всего в несколько раз больше массы Земли, а масса пояса Койпера и вовсе лишь 2% земной. Понятно, что далекие и миниатюрные тела отражают очень мало солнечного света. Однако чувствительность телескопов постепенно растет, а вместе с ней — и наши знания об окраинах Солнечной системы.

Астрономы обнаружили новый объект, разбирая архивы наблюдений, предназначенных совсем для другой цели, а именно для изучения далеких галактик. Своего «крестника» первооткрыватели обозначили 2017 OF201. Здесь 2017 — это год первого наблюдения, использованного для открытия. Специалисты вычислили орбиту нового ТНО, взяли данные другого телескопа за 2011-2012 годы, и действительно обнаружили объект точно в прогнозируемой точке неба. Это значит, что 2017 OF201 — реальное небесное тело, а не плод ошибки в обработке данных.

Новый ТНО обращается вокруг Солнца по орбите, очень далекой от круговой. Минимальное расстояние до нашей звезды — 44 а.е., то есть в ближней точке орбиты он ближе к Солнцу, чем Плутон — в дальней. Однако средняя дистанция до светила — 840 а.е., а максимальная и вовсе 1630 а.е. Это один из самых далеких объектов Солнечной системы, когда-либо наблюдавшихся в оптические телескопы. 

Астрономы не могут напрямую измерить диаметр 2017 OF201. В телескоп он выглядит точкой. Размер небесного тела можно оценить исходя из того, сколько света оно отражает. Конечно, при одном и том же диаметре белоснежный объект будет отражать больше солнечных лучей, чем угольно черный. Но если исходить из наблюдаемого цвета, то диаметр объекта должен быть около 700 км. Зная диаметр, можно оценить и массу. Объекты пояса Койпера состоят во многом изо льда, их типичная плотность всего в 1,7 раза больше, чем у воды. Исходя из этого, 2017 OF201 легче Плутона примерно в 44 раза.

При такой массе гравитация должна быть достаточно сильна, чтобы придать телу сферическую форму, учитывая пластичность льда. Поэтому 2017 OF201 претендует на статус карликовой планеты. Однако ученым не хватает данных, чтобы подтвердить этот факт.

Великое закрытие?

Что новое открытие означает для наших представлений о Солнечной системе?

На полный оборот вокруг Солнца новичку требуется 24256 земных лет, что почти впятеро превышает продолжительность всей письменной истории человечества. И всего 0,5% этого времени 2017 OF201 находится так близко к светилу, чтобы мы могли его заметить. Возможно, подобные объекты — редкость, и тогда нам очень повезло. Но ученые предпочитают объяснения, обходящиеся без маловероятных совпадений. Тогда получается, что на похожих орбитах обращаются сотни ТНО. По теории вероятностей хоть какой-то из них должен был оказаться достаточно близко для наблюдения, вот его-то астрономы и обнаружили. Получается, что открытие одного объекта свидетельствует о существовании сотен «невидимок». Правда, вероятность в 0,5% не так мала, чтобы утверждать подобное наверняка.

Еще один важный вывод касается гипотетической планеты X. В 2016 году астрономы Константин Батыгин и Майкл Браун проанализировали орбиты известных на тот момент ТНО и предположили, что на их движение влияет неизвестная планета массой около 10 земных. Этот громкий вывод обсуждался много лет. Авторы отстаивали свою гипотезу, оппоненты оспаривали ее.

Новое открытие — серьезный аргумент против существования планеты X. По расчетам первооткрывателей 2017 OF201, будь эта планета реальной, она нарушила бы орбиту свежеоткрытого объекта за каких-то 100 млн лет — ничтожный срок по меркам возраста Солнечной системы. Впрочем, ученые дипломатично оговариваются: чтобы окончательно закрыть вопрос с планетой X, нужно больше наблюдений.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора