Гіпотетична дев'ята планета може розкрити таємниці Сонячної системи

Транс-нептунові об'єкти (ТНО) – категорія, що охоплює крихітні крижані небесні тіла, які обертаються навколо Сонця за межами Нептуна на відстанях, що перевищують 30 астрономічних одиниць (а.о.), – роками ставили вчених у глухий кут. (Одна а.о. дорівнює середньому проміжку між Землею і Сонцем, що дорівнює приблизно 93 мільйонам миль або 150 мільйонам кілометрів).

Цікава поведінка ТНО

Ці ТНО, залишки бурхливого формування ранньої Сонячної системи, являють собою складну загадку через їхній малий розмір, віддалене розташування і слабку світність, що робить їхнє виявлення і вивчення величезним викликом. Отже, відомі ТНО, які представляють лише частину об'єктів, що обертаються в цьому діапазоні, мають особливі характеристики, які наразі не піддаються єдиному поясненню.

Відокремлені

Одна з загадок полягає в тому, що приблизно 10% ТНО є "відокремленими", що означає відсутність у них будь-якого помітного гравітаційного зв'язку з Нептуном. Ця аномалія суперечить загальноприйнятим моделям формування Сонячної системи, які передбачають значно меншу кількість відокремлених ТНО, що існують сьогодні.

ТНО з незвичними орбітами

Мало того, значна частина ТНО, приблизно кілька відсотків, демонструє надзвичайно високі нахили орбіт, що вказує на орбіти, які перевищують 45 градусів відносно площини Сонця. Це знову ж таки суперечить стандартним моделям формування Сонячної системи, які намагаються пояснити розсіювання об'єктів на таких круто нахилених орбітах.

Екстремальні

Інша незрозуміла категорія включає ТНО з витягнутими орбітами, які часто називають "екстремальними" випадками. Седна, відома мала планета, слугує прикладом: її найближче наближення до Сонця становить приблизно 76 а.о., а найвіддаленіша точка знаходиться на відстані 900 а.о. від Сонця. Гравітаційні впливи відомих планет не можуть переконливо пояснити наявність таких екстремальних об'єктів у Сонячній системі.

Компаньйони

Нарешті, деякі ТНО перебувають у стабільних орбітальних резонансах з Нептуном, і це явище зберігається протягом мільярдів років, попри гравітаційну взаємодію з сусідніми ТНО.

Нове дослідження

Пошук всеосяжної теорії для зовнішньої Сонячної системи вимагає розв'язання цих суперечливих спостережень. У зв'язку з цим нещодавнє дослідження пролило світло на можливе рішення.

Попередні теорії припускали існування масивної планети, що ховається у надзвичайно далекій Сонячній системі, можливо, на відстані сотень астрономічних одиниць. Однак ці гіпотези переважно зосереджувалися на поведінці кількох екстремальних ТНО, а наявність такої масивної планети порушила б нахили і взаємовідносини численних інших ТНО відносно Нептуна.

У своєму дослідженні вчені провели численні симуляції формування Сонячної системи. Рання Сонячна система, ймовірно, створила від 10 до 100 планет, кожна з яких мала масу, щонайменше еквівалентну масі Землі, за межами орбіти Нептуна. Хоча більшість цих планет з часом були викинуті з Сонячної системи через складні гравітаційні взаємодії, деякі з них могли вижити і, можливо, збереглися до наших днів.

Загадкова друга Земля

Висновки дослідників припускають існування самотньої планети розміром із Землю, з масою від 1,5 до трьох разів більшою за Землю, яка, ймовірно, розташована в межах зовнішньої Сонячної системи на орбіті від 250 до 500 а.о. Ця передбачувана планета міцно трималася б у поясі Койпера, зазвичай населеному малими планетами, такими як Плутон і Седна, а також міріадами менших крижаних тіл.

Якби ця гіпотетична планета розміром із Землю оберталася по орбіті, нахиленій під кутом 45 градусів, вона могла б запропонувати правдоподібне пояснення колективної поведінки ТНО, включаючи відрив деяких з них від Нептуна, орбітальні резонанси інших, значні нахили, що спостерігаються, і особливі характеристики вибраної групи ТНО.

Однак важливо підкреслити, що наразі не існує жодних конкретних доказів, які б підтверджували наявність цієї планети земного масштабу або будь-яких інших нещодавно запропонованих планет у Поясі Койпера. Єдиною підставою для цієї гіпотези залишається особлива орбітальна динаміка, яку демонструють далекі і слабкі ТНО.

А проте, це відкриття відкриває інтригуючий шлях для подальших досліджень і пропонує один з найбільш послідовних методів врахування наявних доказів.

Наступний етап досліджень передбачає розробку більш детальних моделей для прогнозування розташування гіпотетичної планети земної маси на її орбіті, а також плани спостережної кампанії, спрямованої на пошук цього загадкового небесного тіла.