После открытия планеты Нептун в 1846 году появилось немало предположений о том, что за пределами ее орбиты может существовать еще одна планета . Поиски начались в середине 19-го века и продолжились в начале 20-го века, когда Персиваль Лоуэлл искал Планету X. Лоуэлл предложил гипотезу Планеты X , чтобы объяснить очевидные несоответствия в орбитах планет-гигантов, особенно Урана и Нептуна. [1] предполагают, что гравитация большой невидимой девятой планеты могла достаточно возмутить Уран, чтобы объяснить неравномерности. [2]
Открытие Клайдом Томбо Плутона в 1930 году, казалось, подтвердило гипотезу Лоуэлла, и Плутон был официально назван девятой планетой. В 1978 году было окончательно установлено, что Плутон слишком мал, чтобы его гравитация могла влиять на планеты-гиганты, что привело к непродолжительным поискам десятой планеты. Поиски были в значительной степени прекращены в начале 1990-х годов, когда исследование измерений, проведенных космическим кораблем «Вояджер-2», показало, что неровности, наблюдаемые на орбите Урана, были вызваны небольшим завышением массы Нептуна. [3] После 1992 года открытие многочисленных небольших ледяных объектов с орбитами, подобными или даже более широкими, чем у Плутона, привело к спорам о том, должен ли Плутон оставаться планетой или ему и его соседям, как и астероидам , следует предоставить отдельные классификация. Хотя ряд более крупных членов этой группы первоначально описывались как планеты, в 2006 году Международный астрономический союз (МАС) реклассифицировал Плутон и его крупнейших соседей как карликовые планеты , оставив Нептун самой дальней известной планетой Солнечной системы . [4]
Хотя астрономическое сообщество в целом согласно с тем, что Планета X, как первоначально предполагалось, не существует, концепция еще ненаблюдаемой планеты была возрождена рядом астрономов для объяснения других аномалий, наблюдаемых во внешней части Солнечной системы. [5] По состоянию на март 2014 года наблюдения с помощью телескопа WISE исключили возможность существования объекта размером с Сатурн (95 масс Земли) на расстоянии до 10 000 а.е. и объекта размером с Юпитер (≈318 масс Земли) или большего размера за пределами 26 000 а.е. [6]
В 2014 году, основываясь на сходстве орбит группы недавно обнаруженных экстремальных транснептуновых объектов , астрономы выдвинули гипотезу о существовании супер-Земли или планеты-ледяного гиганта, массой от 2 до 15 раз превышающей массу Земли и превышающей 200 а.е. сильно наклоненная орбита на высоте около 1500 а.е. [7] Дальнейшие исследования 2016 года показали, что эта неизвестная далекая планета, вероятно, находится на наклонной, эксцентричной орбите, которая проходит не ближе, чем примерно в 200 а.е. и не дальше, чем примерно в 1200 а.е. от Солнца. По прогнозам, орбита будет направлена против сгруппированных крайних транснептуновых объектов. [8] Поскольку МАС больше не считает Плутон планетой, этот новый гипотетический объект стал известен как Девятая Планета . [9]
В 1840-х годах французский математик Урбен Леверье использовал механику Ньютона для анализа возмущений на орбите Урана и выдвинул гипотезу, что они вызваны гравитационным притяжением еще не открытой планеты. Леверье предсказал положение этой новой планеты и отправил свои расчеты немецкому астроному Иоганну Готфриду Галле . 23 сентября 1846 года, в ночь после получения письма, Галле и его ученик Генрих д'Аррест обнаружили Нептун именно там, где предсказывал Леверье. [10] Остались некоторые небольшие расхождения в орбитах планет-гигантов . Это было сделано, чтобы указать на существование еще одной планеты, вращающейся вокруг Нептуна.
Еще до открытия Нептуна некоторые предполагали, что одной планеты недостаточно, чтобы объяснить это несоответствие. 17 ноября 1834 года британский астроном-любитель преподобный Томас Джон Хасси сообщил о разговоре, который он имел с французским астрономом Алексисом Буваром , Джорджу Бидделлу Эйри , королевскому астроному Великобритании. Хасси сообщил, что, когда он предположил Бувару, что необычное движение Урана может быть вызвано гравитационным влиянием неоткрытой планеты, Бувар ответил, что эта идея пришла ему в голову и что он переписывался с Питером Андреасом Хансеном , директором Сибергского института . Обсерватория в Готе , о теме. По мнению Хансена, одно тело не могло адекватно объяснить движение Урана, и постулировал, что за Ураном лежат две планеты. [11]
В 1848 году Жак Бабине возразил против расчетов Леверье, заявив, что наблюдаемая масса Нептуна была меньше, а его орбита больше, чем первоначально предсказывал Леверье. Он постулировал, основываясь главным образом на простом вычитании из расчетов Леверье, что за пределами Нептуна должна существовать еще одна планета массой примерно 12 земных, которую он назвал «Гиперион». [11] Леверье осудил гипотезу Бабине, заявив: «[Нет] абсолютно ничего, с помощью чего можно было бы определить положение другой планеты, за исключением гипотез, в которых воображение играло слишком большую роль». [11]
В 1850 году Джеймс Фергюсон , помощник астронома Военно-морской обсерватории США , отметил, что он «потерял» наблюдавшуюся им звезду, GR1719k, которая, по утверждению лейтенанта Мэтью Мори, суперинтенданта обсерватории, была свидетельством того, что это должна быть новая звезда. планета. Последующие поиски не смогли обнаружить «планету» в другом положении, и в 1878 году Ч. Ф. Питерс , директор обсерватории Гамильтон-колледжа в Нью-Йорке , показал, что звезда на самом деле не исчезла, и что предыдущие результаты были обусловлены человеческая ошибка. [11]
В 1879 году Камилла Фламмарион отметила, что кометы 1862 III и 1889 III имели афелии в 47 и 49 а.е. соответственно, предполагая, что они могут обозначать радиус орбиты неизвестной планеты, которая вытащила их на эллиптическую орбиту. [11] Астроном Джордж Форбс на основании этих данных пришел к выводу, что за пределами Нептуна должны существовать две планеты. Он рассчитал, основываясь на том факте, что четыре кометы обладали афелиями на расстоянии около 100 а.е., а еще шесть - с афелиями, сгруппированными на расстоянии около 300 а.е., элементами орбиты пары гипотетических транснептуновых планет. Эти элементы предположительно совпадали с теми, которые были созданы независимо другим астрономом по имени Дэвид Пек Тодд , что наводило многих на мысль, что они могут быть достоверными. [11] Однако скептики утверждали, что орбиты задействованных комет все еще слишком неопределенны, чтобы дать значимые результаты. [11] Некоторые считают гипотезу Форбса предшественником Девятой Планеты . [12]
В 1900 и 1901 годах директор обсерватории Гарвардского колледжа Уильям Генри Пикеринг провел два поиска транснептуновых планет. Первый был начат датским астрономом Гансом Эмилем Лау , который после изучения данных об орбите Урана с 1690 по 1895 год пришел к выводу, что одна транснептуновая планета сама по себе не может объяснить расхождения в ее орбите, и постулировал положения двух планеты, которые, по его мнению, были ответственны за это. Второй был запущен, когда Габриэль Даллет предположил, что движение Урана может объясняться единственной транснептуновой планетой, лежащей на расстоянии 47 а.е. Пикеринг согласился исследовать плиты на наличие подозрительных планет. Ни в одном случае ничего обнаружено не было. [11]
В 1902 году, после наблюдения за орбитами комет с афелиями за Нептуном, Теодор Григул из Мюнстера (Германия) заявил о существовании планеты размером с Уран на расстоянии 50 а.е. с периодом в 360 лет, которую он назвал Аидом, сверяя с отклонениями. на орбите Урана. В 1921 году Григулл пересмотрел свой орбитальный период до 310–330 лет, чтобы лучше соответствовать наблюдаемым отклонениям. [13]
В 1909 году Томас Джефферсон Джексон Си , астроном с репутацией эгоцентричного противоречия, высказал мнение, что «за пределами Нептуна определенно существует одна, скорее всего, две, а возможно, и три планеты». [14] Предварительно назвав первую планету «Океан», он поместил их соответствующие расстояния в 42, 56 и 72 а.е. от Солнца. Он не дал никаких указаний относительно того, как он определил их существование, и никаких известных поисков по их местонахождению не проводилось. [14]
В 1911 году индийский астроном Венкатеш П. Кетакар предположил существование двух транснептуновых планет, которые он назвал в честь индуистских богов Брахмы и Вишну , переработав закономерности, наблюдаемые Пьером-Симоном Лапласом на планетарных спутниках Юпитера , и применив их к внешние планеты. [15] Три внутренних галилеевых спутника Юпитера, Ио , Европы и Ганимеда , находятся в сложном резонансе 1:2:4, называемом резонансом Лапласа . [16] Кетакар предположил, что Уран, Нептун и его гипотетические транснептуновые планеты также находятся в резонансах, подобных Лапласу. Это неверно; Уран и Нептун, хотя и находятся в резонансе около 2:1, не находятся в полном резонансе. [17] Его расчеты предсказали среднее расстояние до Брахмы 38,95 а.е. и орбитальный период 242,28 земных лет (резонанс 3:4 с Нептуном). Когда 19 лет спустя Плутон был открыт, его среднее расстояние 39,48 а.е. и орбитальный период 248 земных лет были близки к предсказанию Кетакара (на самом деле Плутон имеет резонанс 2:3 с Нептуном ). Кетакар не сделал никаких предсказаний относительно элементов орбиты, кроме среднего расстояния и периода. Неясно, как Кетакар пришел к этим цифрам, а его вторая планета, Вишну, так и не была обнаружена. [15]
В 1894 году с помощью Уильяма Пикеринга Персиваль Лоуэлл (богатый бостонец) основал обсерваторию Лоуэлла во Флагстаффе, штат Аризона . В 1906 году, убежденный, что он может решить загадку орбиты Урана, он начал обширный проект по поиску транснептуновой планеты, [18] которую он назвал Планетой X , именем, ранее использовавшимся Габриэлем Даллетом. [11] Буква X в названии представляет собой неизвестное и произносится как буква, в отличие от римской цифры 10 (в то время Планета X была девятой планетой). Надежда Лоуэлла в отслеживании Планеты X состояла в том, чтобы утвердить свой научный авторитет, который ускользнул от него из-за его широко высмеиваемой веры в то, что подобные каналам объекты, видимые на поверхности Марса, были каналами , построенными разумной цивилизацией . [19]
Первые поиски Лоуэлла были сосредоточены на эклиптике — плоскости, окруженной зодиаком, где лежат другие планеты Солнечной системы. Используя 5-дюймовую фотокамеру, он вручную исследовал более 200 трехчасовых экспозиций с помощью лупы и не обнаружил ни одной планеты. В то время Плутон находился слишком далеко над эклиптикой, чтобы его можно было отобразить с помощью обзора. [18] После пересмотра своих предсказанных возможных местоположений Лоуэлл провел второй поиск с 1914 по 1916 год. [18] В 1915 году он опубликовал свои «Мемуары о транснептуновой планете» , в которых пришел к выводу, что Планета X имела массу примерно в семь раз больше массы планеты. что у Земли — примерно вдвое меньше, чем у Нептуна [20] — и среднее расстояние от Солнца 43 а.е. Он предположил, что Планета X будет большим объектом с низкой плотностью и высоким альбедо , как и планеты-гиганты. В результате он покажет диск диаметром около одной угловой секунды и видимой звездной величиной от 12 до 13 — достаточно яркий, чтобы его можно было заметить. [18] [21]
Отдельно, в 1908 году, Пикеринг объявил, что, анализируя неровности орбиты Урана, он нашел доказательства существования девятой планеты. Его гипотетическая планета, которую он назвал «Планетой О» (потому что она произошла после «N», т.е. Нептуна) [22] имела средний орбитальный радиус 51,9 а.е. и орбитальный период 373,5 года. [11] Снимки, сделанные в его обсерватории в Арекипе , Перу, не показали никаких доказательств существования предсказанной планеты, а британский астроном П.Х. Коуэлл показал, что неравномерности, наблюдаемые на орбите Урана, практически исчезли, как только было принято во внимание смещение планеты по долготе. [11] Сам Лоуэлл, несмотря на свою тесную связь с Пикерингом, сразу отверг Планету О, заявив: «Эта планета очень правильно обозначена буквой «О», [ибо она] вообще ничто». [23] Без ведома Пикеринга, на четырех фотопластинках, сделанных в поисках «Планеты О» астрономами обсерватории Маунт-Вилсон в 1919 году, были запечатлены изображения Плутона , хотя это было признано только годы спустя. [24] Пикеринг далее предположил множество других возможных транснептуновых планет вплоть до 1932 года, которые он назвал P , Q , R , S , T и U ; ни один из них не был обнаружен. [15]
Внезапная смерть Лоуэлла в 1916 году временно остановила поиски Планеты X. Неспособность найти планету, по словам одного друга, «фактически убила его». [25] Вдова Лоуэлла, Констанс, участвовала в судебной тяжбе с обсерваторией по поводу наследия Лоуэлла, что остановило поиски Планеты X на несколько лет. [26] В 1925 году обсерватория получила стеклянные диски для нового 13-дюймового (33 см) широкоугольного телескопа для продолжения поисков, построенного на средства Эббота Лоуэлла , [27] брата Персиваля. [18] В 1929 году директор обсерватории Весто Мелвин Слайфер в срочном порядке поручил работу по обнаружению планеты Клайду Томбо , 22-летнему фермерскому мальчику из Канзаса, который только что прибыл в обсерваторию Лоуэлла после того, как Слайфер был впечатлен образец его астрономических рисунков. [26]
Задача Томбо заключалась в систематическом захвате участков ночного неба в виде пар изображений. Каждое изображение в паре было сделано с разницей в две недели. Затем он поместил оба изображения каждой секции в машину, называемую мигающим компаратором , которая путем обмена изображениями быстро создавала иллюзию движения любого планетарного тела в замедленном режиме . Чтобы уменьшить вероятность того, что более быстро движущийся (и, следовательно, более близкий) объект будет ошибочно принят за новую планету, Томбо сфотографировал каждую область вблизи точки ее противостояния, в 180 градусах от Солнца, где кажущееся ретроградное движение для объектов за пределами земной орбиты находится на пике. самый сильный. Он также сделал третье изображение в качестве контрольного, чтобы исключить любые ложные результаты, вызванные дефектами отдельной пластины. Томбо решил изобразить весь зодиак, а не сосредоточиться на тех регионах, которые предложил Лоуэлл. [18]
К началу 1930 года поиски Томбо достигли созвездия Близнецов. 18 февраля 1930 года, после почти года поисков и исследования почти 2 миллионов звезд, Томбо обнаружил движущийся объект на фотопластинках, сделанных 23 и 29 января того же года. [28] Фотография худшего качества, сделанная 21 января, подтвердила это движение. [26] После подтверждения Томбо вошел в офис Слайфера и заявил: «Доктор Слайфер, я нашел вашу Планету X». [26] Объект находился всего в шести градусах от одного из двух мест расположения Планеты X, предложенных Лоуэллом; таким образом, казалось, что он наконец был оправдан. [26] После того, как обсерватория получила дополнительные подтверждающие фотографии, новость об открытии была телеграфирована в обсерваторию Гарвардского колледжа 13 марта 1930 года. Новый объект позже был обнаружен на фотографиях, датированных 19 марта 1915 года. [24] Решение дать имя объект «Плутон» был предназначен отчасти в честь Персиваля Лоуэлла, поскольку его инициалы составляли первые две буквы слова. [29] После открытия Плутона Томбо продолжал искать на эклиптике другие далекие объекты. Он нашел сотни переменных звезд и астероидов , а также две кометы , но больше планет не нашел. [30]
К разочарованию и удивлению обсерватории, на Плутоне не было видимого диска; она выглядела как точка, ничем не отличающаяся от звезды, и при величине всего 15 звездной величины была в шесть раз тусклее, чем предсказывал Лоуэлл, а это означало, что она была либо очень маленькой, либо очень темной. [18] Из-за предсказаний Лоуэлла астрономы полагали, что Плутон будет достаточно массивным, чтобы возмущать планеты. Это заставило их предположить, что его альбедо могло быть не менее 0,07 (это означает, что он будет отражать как минимум 7% падающего на него света), что сделало бы Плутон таким же темным, как асфальт, и по отражательной способности подобным наименее отражающая планета — Меркурий . [1] Это дало бы Плутону предполагаемую массу не более 70% массы Земли. [1] Наблюдения также показали, что орбита Плутона была очень эллиптической, намного большей, чем у любой другой планеты. [31]
Почти сразу же некоторые астрономы усомнились в статусе Плутона как планеты. Всего через месяц после объявления о его открытии, 14 апреля 1930 года, в статье в The New York Times Армин О. Лейшнер предположил, что тусклость Плутона и высокий орбитальный эксцентриситет сделали его более похожим на астероид или комету: «Результат Лоуэлла подтверждает возможный высокий эксцентриситет, объявленный нами 5 апреля. Среди возможных вариантов - большой астероид, сильно нарушенный на своей орбите из-за близкого сближения с такой большой планетой, как Юпитер, или это может быть один из многих долгопериодических планетарных объектов, которые еще предстоит изучить. обнаруженный или яркий кометный объект». [31] [32] В той же статье директор Гарвардской обсерватории Харлоу Шепли написал, что Плутон был «членом Солнечной системы, не сравнимым с известными астероидами и кометами, и, возможно, имел большее значение для космогонии, чем другая крупная планета после Нептуна». ." [32] В 1931 году, исследовав структуру остатков долготы Урана с помощью тригонометрической формулы, Эрнест В. Браун утверждал (в согласии с Э.К. Бауэром), что предполагаемые неравномерности орбиты Урана не могли быть следствием гравитационного поля. влияние более отдаленной планеты, и поэтому предполагаемое предсказание Лоуэлла было «чисто случайным». [33]
В середине 20-го века оценки массы Плутона были пересмотрены в сторону понижения. В 1931 году Николсон и Мэйолл рассчитали его массу, основываясь на предполагаемом влиянии на планеты-гиганты, примерно равном массе Земли; [34] значение в некоторой степени соответствует массе Земли 0,91, рассчитанной в 1942 году Ллойдом Р. Уайли в Военно-морской обсерватории США с использованием тех же предположений. [35] В 1949 году измерения Джерардом Койпером диаметра Плутона с помощью 200-дюймового телескопа в обсерватории Маунт-Паломар привели его к выводу, что по размеру он находился на полпути между Меркурием и Марсом, а его масса, скорее всего, составляла около 0,1 массы Земли. . [36]
В 1973 году, основываясь на сходстве периодичности и амплитуды изменения блеска с Тритоном , Деннис Роулинз предположил, что масса Плутона должна быть подобна массе Тритона. Оглядываясь назад, можно сказать, что эта гипотеза оказалась верной; это утверждалось астрономами Уолтером Бааде и EC Бауэром еще в 1934 году . масса Плутона была столь же неверной. Тем не менее, для него это было достаточно скудное значение, чтобы сделать вывод, что Плутон не является Планетой X. [38] В 1976 году Дейл Крукшанк, Карл Пилчер и Дэвид Моррисон из Гавайского университета проанализировали спектры поверхности Плутона и определили, что он должен содержать метановый лед . , что очень рефлексивно. Это означало , что Плутон не был темным, а был на самом деле исключительно ярким и, следовательно, его масса, вероятно , не превышала 1/100 земной массы. [39] [40]
Размер Плутона был окончательно определен в 1978 году, когда американский астроном Джеймс Кристи открыл его спутник Харон . Это позволило ему вместе с Робертом Саттоном Харрингтоном из Военно-морской обсерватории США измерить массу системы Плутон-Харон напрямую, наблюдая за орбитальным движением Луны вокруг Плутона. [41] Они определили, что масса Плутона равна 1,31×10 22 кг; примерно одна пятисотая земной или одна шестая лунной, и слишком мала, чтобы объяснить наблюдаемые расхождения в орбитах внешних планет. Предсказание Лоуэлла было совпадением: если Планета X и существовала, то это был не Плутон. [43]
После 1978 года ряд астрономов продолжили поиски Планеты X Лоуэлла, убежденные, что, поскольку Плутон больше не является жизнеспособным кандидатом, невидимая десятая планета, должно быть, возмущает внешние планеты. [44]
В 1980-х и 1990-х годах Роберт Харрингтон возглавил поиск, чтобы определить настоящую причину очевидных нарушений. [44] Он подсчитал, что любая Планета X будет находиться примерно в три раза дальше Нептуна от Солнца; ее орбита будет сильно эксцентричной и сильно наклоненной к эклиптике — орбита планеты будет находиться под углом примерно 32 градуса к плоскости орбит других известных планет. [45] Эта гипотеза была встречена неоднозначно. Известный скептик в отношении Планеты X Брайан Дж. Марсден из Центра малых планет отметил, что эти расхождения в сотую раз меньше тех, которые заметил Леверье, и легко могут быть следствием ошибок наблюдений. [46]
В 1972 году Джозеф Брейди из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса изучал неравномерности в движении кометы Галлея . Брейди утверждал, что они могли быть вызваны планетой размером с Юпитер за Нептуном в 59 а.е., которая находится на ретроградной орбите вокруг Солнца. [47] Однако и Марсден, и сторонник Планеты X П. Кеннет Зейдельман подвергли критике эту гипотезу, показав, что комета Галлея беспорядочно и нерегулярно выбрасывает струи материала, вызывая изменения в своей орбитальной траектории, и что такой массивный объект, как Планета X Брейди, может серьезно повлияли на орбиты известных внешних планет. [48]
Хотя ее миссия не включала поиск Планеты X, космическая обсерватория IRAS ненадолго попала в заголовки газет в 1983 году из-за «неизвестного объекта», который сначала описывался как «возможно, такой же большой, как планета-гигант Юпитер, и, возможно, настолько близкий к Земле, что оно было бы частью этой Солнечной системы». [49] Дальнейший анализ показал, что из нескольких неопознанных объектов девять были далекими галактиками, а десятый — « межзвездными перистыми облаками »; ни одно из них не оказалось телами Солнечной системы. [50]
В 1988 году А. А. Джексон и Р. М. Киллен исследовали стабильность резонанса Плутона с Нептуном, разместив испытательную «Планету X-es» с различными массами и на различных расстояниях от Плутона. Орбиты Плутона и Нептуна находятся в резонансе 3:2, что предотвращает их столкновение или даже любое близкое сближение, независимо от их разделения по оси z . Было обнаружено, что масса гипотетического объекта должна была превышать 5 масс Земли, чтобы разорвать резонанс, а пространство параметров довольно велико, и большое разнообразие объектов могло существовать за пределами Плутона, не нарушая резонанс. Четыре тестовые орбиты трансплутоновой планеты были интегрированы в течение четырех миллионов лет, чтобы определить влияние такого тела на стабильность резонанса Нептун-Плутон 3:2. Планеты за Плутоном с массами 0,1 и 1,0 массы Земли на орбитах 48,3 и 75,5 а.е. соответственно не нарушают резонанс 3:2. Пробные планеты с массой 5 масс Земли и большими полуосями 52,5 и 62,5 а.е. нарушают четырехмиллионнолетнюю либрацию аргумента Плутона о перигелии. [51]
Харрингтон умер в январе 1993 года, так и не найдя Планету X. [52] За шесть месяцев до этого Э. Майлс Стэндиш использовал данные облёта Нептуна «Вояджером-2» в 1989 году, что позволило скорректировать общую массу планеты в сторону уменьшения на 0,5% — цифра сравнимой с массой Марса [52] — для пересчета его гравитационного воздействия на Уран. [53] Когда недавно определенная масса Нептуна была использована в Эфемеридах Лаборатории реактивного движения (JPL DE), предполагаемые расхождения в орбите Урана, а вместе с ними и необходимость в Планете X, исчезли. [3] В траекториях космических зондов, таких как «Пионер-10» , «Пионер-11» , «Вояджер-1 » и «Вояджер-2» , нет расхождений, которые можно было бы объяснить гравитационным притяжением большого неоткрытого объекта во внешней Солнечной системе. [54] Сегодня большинство астрономов согласны с тем, что Планета X, как ее определил Лоуэлл, не существует. [55]
После открытия Плутона и Харона никаких транснептуновых объектов (ТНО) не было обнаружено до 15760 года Альбиона в 1992 году . [56] С тех пор были открыты тысячи таких объектов. Большинство из них теперь признаны частью пояса Койпера , рой ледяных тел, оставшихся от формирования Солнечной системы, которые вращаются вокруг плоскости эклиптики сразу за Нептуном. Хотя ни один из них не был таким большим, как Плутон, некоторые из этих далеких транснептуновых объектов, такие как Седна , первоначально описывались в средствах массовой информации как «новые планеты». [57]
В 2005 году астроном Майк Браун и его команда объявили об открытии UB 313 2003 года (позже названного Эридой в честь греческой богини раздора и борьбы), транснептунового объекта, который тогда считался едва больше Плутона. [58] Вскоре после этого в пресс-релизе Лаборатории реактивного движения НАСА этот объект был описан как «десятая планета». [59]
Эрида никогда официально не классифицировалась как планета, а в определении планеты 2006 года Эрида и Плутон определялись не как планеты, а как карликовые планеты, поскольку они не очистили свои окрестности . [4] Они вращаются вокруг Солнца не в одиночку, а как часть популяции объектов аналогичного размера. Сам Плутон теперь признан членом пояса Койпера и крупнейшей карликовой планетой, больше, чем более массивная Эрида.
Ряд астрономов, в первую очередь Алан Стерн , руководитель миссии НАСА «Новые горизонты» к Плутону, утверждают, что определение МАС ошибочно и что Плутон и Эрида, а также все крупные транснептуновые объекты, такие как Макемаке , Седна , Квавар , Гонгонг и Хаумеа следует считать самостоятельными планетами. [60] Однако открытие Эриды не реабилитировало теорию Планеты X, поскольку она слишком мала, чтобы оказывать существенное влияние на орбиты внешних планет. [61]
Хотя большинство астрономов признают, что Планеты X Лоуэлла не существует, некоторые возродили идею о том, что большая невидимая планета может создавать наблюдаемые гравитационные эффекты во внешней части Солнечной системы. Эти гипотетические объекты часто называют «Планетой X», хотя концепция этих объектов может значительно отличаться от предложенной Лоуэллом. [62] [63]
Когда Седна была открыта, ее крайняя орбита вызвала вопросы о ее происхождении. Его перигелий настолько далек (примерно 76 а.е. (11,4 миллиарда км; 7,1 миллиарда миль)), что ни один наблюдаемый в настоящее время механизм не может объяснить эксцентричную далекую орбиту Седны. Она слишком далеко от планет, чтобы на нее могла влиять гравитация Нептуна или других планет-гигантов, и слишком привязана к Солнцу, чтобы на нее могли влиять внешние силы, такие как галактические приливы . Гипотезы, объясняющие его орбиту, включают в себя то, что на него повлияла проходящая звезда, что он был захвачен из другой планетной системы или что он был притянут в свое нынешнее положение транснептуновой планетой. [64] Наиболее очевидным решением для определения своеобразной орбиты Седны было бы размещение ряда объектов в аналогичном регионе, различные орбитальные конфигурации которых могли бы дать представление об их истории. Если бы Седна была вытянута на свою орбиту транснептуновой планетой, любые другие объекты, обнаруженные в ее регионе, имели бы такой же перигелий, как и Седна (около 80 а.е. (12 миллиардов км; 7,4 миллиарда миль)). [65]
В 2008 году Тадаши Мукаи и Патрик София Ликавка предположили, что существует далекая планета размером с Марс или Землю, которая в настоящее время находится на сильно эксцентричной орбите между 100 и 100°.200 а.е. и период обращения 1000 лет с наклонением от 20° до 40°, были ответственны за структуру пояса Койпера. Они предположили, что возмущения этой планеты возбуждают эксцентриситет и наклоны транснептуновых объектов , усекают планетезимальный диск на расстоянии 48 а.е. и отделяют орбиты таких объектов, как Седна, от Нептуна. Предполагается, что во время миграции Нептуна эта планета была захвачена внешним резонансом Нептуна и перешла на орбиту с более высоким перигелием из-за механизма Козаи , оставившего оставшиеся транснептуновые объекты на стабильных орбитах. [66] [67] [68]
В 2012 году Родни Гомес смоделировал орбиты 92 объектов пояса Койпера и обнаружил, что шесть из этих орбит были гораздо более вытянутыми, чем предсказывала модель. Он пришел к выводу, что самым простым объяснением является гравитационное притяжение далекого планетарного спутника, такого как объект размером с Нептун на расстоянии 1500 а.е. Этот объект размером с Нептун будет вызывать колебания перигелиев объектов с большими полуосями более 300 а.е., выводя их на орбиты, пересекающие планеты, такие как орбиты (308933) 2006 SQ 372 и (87269) 2000 OO 67 , или на отдельные орбиты, такие как Седны. [69]
В 2014 году астрономы объявили об открытии 2012 VP 113 , большого объекта с 4200-летней орбитой, подобной Седне, и перигелием примерно 80 а.е. [7] , что заставило их предположить, что он является свидетельством потенциального транснептунового движения. планета. [70] Трухильо и Шеппард утверждали, что орбитальная группировка аргументов перигелий для 2012 VP 113 и других чрезвычайно далеких ТНО предполагает существование « супер-Земли » массой от 2 до 15 земных масс за пределами 200 а.е. и, возможно, на наклонной орбите. на уровне 1500 а.е. [7]
В 2014 году астрономы из Университета Комплутенсе в Мадриде предположили, что имеющиеся данные на самом деле указывают на существование более чем одной транснептуновой планеты; [71] последующая работа также предполагает, что доказательства достаточно надежны, но вместо того, чтобы быть связанными с Ω и ω, указателями могут быть большие полуоси и узловые расстояния. [72] [73] Дополнительные работы, основанные на улучшенных орбитах 39 объектов, по-прежнему указывают на то, что может присутствовать более одного возмущения и что один из них может вращаться вокруг Солнца на расстоянии 300-400 а.е. [74]
20 января 2016 года Браун и Константин Батыгин опубликовали статью, подтверждающую первоначальные выводы Трухильо и Шеппарда; предложение супер-Земли (получившей название Девятой Планеты ) на основе статистической кластеризации аргументов перигелий (отмеченных ранее) около нуля, а также восходящих узлов около 113 ° шести далеких транснептуновых объектов . По их оценкам , его масса в десять раз превышает массу Земли (около 60% массы Нептуна) с большой полуосью примерно 400–1500 а.е. [8] [75] [76]
Даже без гравитационных доказательств Майк Браун, первооткрыватель Седны, утверждал, что 12 000-летняя орбита Седны означает, что одна только вероятность предполагает, что за пределами Нептуна существует объект размером с Землю. Орбита Седны настолько эксцентрична, что она проводит лишь небольшую часть своего орбитального периода вблизи Солнца, где ее можно легко наблюдать. Это означает, что, если его открытие не было случайным несчастным случаем, в его орбитальной области, вероятно, еще предстоит наблюдать значительную популяцию объектов примерно диаметром Седны. [77] Майк Браун отметил, что
Седна составляет примерно три четверти размера Плутона. Если [там] есть шестьдесят объектов размером в три четверти Плутона, то, вероятно, существует сорок объектов размером с Плутон ... Если есть сорок объектов размером с Плутон, то, вероятно, есть десять, которые в два раза больше Плутона. Плутон. Вероятно, есть три или четыре, которые в три раза больше Плутона, и самый большой из этих объектов... вероятно, размером с Марс или размером с Землю. [78] [79] [80]
Тем не менее, Браун отмечает, что даже несмотря на то, что он может приблизиться к Земле или превысить ее по размеру, если такой объект будет обнаружен, он все равно останется «карликовой планетой» по нынешнему определению, поскольку он не очистит в достаточной степени свое окружение. [78]
Кроме того, предположения о возможной транснептуновой планете вращаются вокруг так называемого « утеса Койпера ». Пояс Койпера внезапно обрывается на расстоянии 48 а.е. (7,2 миллиарда км; 4,5 миллиарда миль) от Солнца. Брунини и Мелита предположили, что это внезапное падение может быть связано с присутствием объекта с массой между массами Марса и Земли, расположенного за пределами 48 а.е. [81]
Присутствие объекта с массой, аналогичной массе Марса, на круговой орбите на высоте 60 а.е. (9,0 миллиардов км; 5,6 миллиардов миль) приводит к появлению транснептуновой популяции объектов, несовместимой с наблюдениями. Например, это приведет к серьезному истощению популяции плутино . [82] Астрономы не исключили возможность существования объекта с массой, аналогичной массе Земли, расположенной дальше 100 а.е. (15 миллиардов км; 9,3 миллиарда миль) с эксцентричной и наклонной орбитой. Компьютерное моделирование, проведенное Патриком Ликавкой из Университета Кобе, показало, что объект с массой от 0,3 до 0,7 млн. Е , выброшенный Нептуном на ранних этапах формирования Солнечной системы и в настоящее время находящийся на вытянутой орбите между 101 и 200 а.е. (15,1 и 29,9 млрд км). ; 9,4 и 18,6 миллиардов миль) от Солнца, могли бы объяснить скалу Койпера и своеобразные отдельные объекты , такие как Седна и 2012 VP 113 . [82]
Хотя некоторые астрономы, такие как Рену Малхотра и Дэвид Джуитт, осторожно поддержали эти утверждения, другие, такие как Алессандро Морбиделли, отвергли их как «надуманные». [63] Малхотра и Волк (2017) [83] утверждали, что неожиданное изменение наклона ОПК, находящихся дальше от утеса на расстоянии 50 а.е. (7,5 миллиардов км; 4,6 миллиардов миль), свидетельствует о возможном существовании планеты размером с Марс, возможно, до 2,4 ME , находящаяся на краю Солнечной системы, которую многие источники новостей стали называть «Планетой Десять» . [84] [83] [85] [86] Вскоре после того, как это было предложено, Лоренцо Иорио показал, что существование гипотетической планеты не может быть исключено с помощью данных измерения глубины Кассини . [87]
Начиная с 2018 года, в ходе нескольких исследований было обнаружено несколько объектов, расположенных за скалой Койпера. Некоторые из этих новых открытий находятся близко к гелиопаузе (120 а.е.) или далеко за ее пределами ( 2018 VG 18 , 2018 AG 37 , 2020 BE 102 , 2020 MK 53 ). Анализ данных TNO, доступных до сентября 2023 года, показывает, что существует разрыв на расстоянии около 72 а.е., что далеко от каких-либо резонансов среднего движения с Нептуном. [88] Такой разрыв мог быть вызван массивным возмущением, расположенным дальше.
Тайхе был гипотетическим газовым гигантом , который предполагалось разместить в облаке Оорта Солнечной системы . Впервые оно было предложено в 1999 году астрофизиками Джоном Мэтезе, Патриком Уитменом и Дэниелом Уитмиром из Университета Луизианы в Лафайете . [89] Они утверждали, что свидетельства существования Тихе можно увидеть в предполагаемом смещении точек происхождения долгопериодических комет . В 2013 году Матезе [90] и Уитмайр [91] провели повторную оценку данных о комете и отметили, что Тайче, если бы она существовала, можно было бы обнаружить в архиве данных, собранных с помощью широкоугольного инфракрасного исследовательского центра НАСА (WISE) . ) телескоп. [92] В 2014 году НАСА объявило, что исследование WISE исключило любой объект с характеристиками Тайче, что указывает на то, что Тайче, как предполагали Матезе, Уитмен и Уитмайр, не существует. [93] [94] [95]
Олигархическая теория формирования планет утверждает, что на ранних стадиях эволюции Солнечной системы существовали сотни объектов размером с планету, известных как олигархи. В 2005 году астроном Юджин Чан предположил, что, хотя некоторые из этих олигархов стали планетами, которые мы знаем сегодня, большинство из них было бы выброшено наружу в результате гравитационного взаимодействия. Некоторые, возможно, вообще покинули Солнечную систему и стали свободно плавающими планетами , тогда как другие вращались бы в ореоле вокруг Солнечной системы с орбитальным периодом в миллионы лет. Это гало будет находиться на расстоянии от 1000 до 10 000 а.е. (от 150 до 1500 миллиардов км; от 93 до 930 миллиардов миль) от Солнца, или от трети до тридцатой расстояния до облака Оорта . [96]
В декабре 2015 года астрономы Большой миллиметровой решетки Атакамы (ALMA) обнаружили короткую серию импульсов частотой 350 ГГц, которые, по их мнению, должны быть либо серией независимых источников, либо одним, быстро движущимся источником. Решив, что последнее наиболее вероятно, они рассчитали, основываясь на его скорости, что, если бы он был связан с Солнцем, объект, который они назвали «Гна» в честь быстро движущейся богини-вестницы в скандинавской мифологии, [97] был бы около Отстоят на расстоянии 12–25 а.е. и имеют диаметр карликовой планеты от 220 до 880 км. Однако, если бы это была планета-изгой , не связанная гравитацией с Солнцем и находящаяся на расстоянии 4000 а.е., она могла бы быть намного больше. [98] Документ так и не был официально принят и был отозван до тех пор, пока не будет подтверждено обнаружение. [98] Реакция ученых на это уведомление была в основном скептической; Майк Браун прокомментировал это так: «Если это правда, что ALMA случайно обнаружила массивный внешний объект Солнечной системы в своем крошечном, крошечном, крошечном поле зрения, это предполагает, что во внешней Солнечной системе существует около 200 000 планет размером с Землю. ... Более того, я только что понял, что существование такого количества планет размером с Землю дестабилизирует всю Солнечную систему, и мы все умрем». [97]
По состоянию на 2023 год следующие наблюдения строго ограничивают массу и расстояние до любой возможной дополнительной планеты Солнечной системы:
