Efter upptäckten av Neptunus 1846 fanns det en åsikt att en annan planet kunde existera bortom dess omloppsbana. I mitten av 1800-talet började hennes sökande. I början av 1900-talet tog Percival Lowell upp sökandet efter "planet X" . Med planet X-hypotesen förklarade han skillnaderna mellan de beräknade och faktiska banorna för gasjättarna, i synnerhet Uranus och Neptunus [1] , och trodde att dessa avvikelser orsakas av gravitationen hos den stora osynliga nionde planeten [2] .
Det verkade som om upptäckten av Pluto , som gjordes av astronomen Clyde Tombaugh 1930, bekräftade Lowells hypotes: fram till 2006 ansågs Pluto officiellt vara den nionde planeten. 1978, efter upptäckten av Charon , visade sig Plutos massa vara för liten för att dess gravitation skulle påverka gasjättarna. Detta ledde till ett kortsiktigt intresse för "den tionde planeten". I början av 1990-talet slutade sökandet efter det nästan, för som ett resultat av att studera data från rymdsonden Voyager 2 visade det sig att avvikelserna i Uranus omloppsbana förklaras av en underskattning av Neptunus massa [ 3] . Efter 1992, som ett resultat av upptäckten av många trans-neptuniska föremål, uppstod frågan om Pluto skulle fortsätta att betraktas som en planet, eller kanske den och dess "grannar" borde hänföras till en ny speciell klass av objekt, som man gjorde i fallet med asteroider . Även om några av de större medlemmarna i denna grupp från början betraktades som planeter, omklassificerade International Astronomical Union 2006 Pluto och dess största grannar till dvärgplaneter, vilket lämnade endast åtta planeter kvar i solsystemet [4] .
Det moderna astronomiska samfundet är i allmänhet benäget att tro att "planet X", som man ursprungligen trodde, inte existerar, eller åtminstone inte har upptäckts. Vissa astronomer använder dock hypotesen om planet Xs existens för att förklara andra anomalier i solsystemets yttre regioner [5] . I populärkulturen, och även i vissa astronomiska kretsar, syftar termen "planet X" på vilken oupptäckt planet som helst i det yttre solsystemet, oavsett dess relation till Lowells hypotes. Dessutom indikerar olika data också förekomsten av andra trans-neptuniska planeter.
På 1840-talet analyserade den franske matematikern Urbain Le Verrier , med hjälp av Newtons (klassisk) mekaniks lagar, störningarna i Uranus omloppsbana och antog att de orsakades av gravitationen hos en ännu oupptäckt planet. Le Verrier bestämde vilken position denna nya planet skulle ha på himlen och skickade sina beräkningar till den tyske astronomen Johann Gottfried Galle . Den 23 september 1846, natten omedelbart efter att han mottagit brevet, upptäckte Galle tillsammans med sin elev Heinrich Louis D'Arre Neptunus - precis där Le Verrier angav [6] . Men i gasjättarnas rörelse - Uranus och Neptunus - observerades fortfarande avvikelser. Deras närvaro vittnade till förmån för det faktum att det finns en annan planet bortom Neptunus omloppsbana.
Redan före upptäckten av Neptunus fanns det en idé om att det var omöjligt att förklara alla avvikelser med närvaron av endast en planet. Den 17 november 1834 talade den brittiske amatörastronomen Thomas John Hussey med den franske astronomen Alexis Bouvard och George Biddell Airy , brittisk astronom Royal. Hussey sa att när han uttryckte Bouvards idé att Uranus ovanliga rörelse kunde förklaras av gravitationsinflytandet från en ännu oupptäckt planet, noterade han att denna idé också uppstod för honom och att han redan hade diskuterat den med Peter Andreas Hansen , regissör. från Ziberz-observatoriet i Gotha (Thüringen, Tyskland). Enligt Hansen är det omöjligt att helt förklara Uranus rörelse med närvaron av endast en kosmisk kropp, så han föreslog att det finns ytterligare två planeter bortom Uranus bana [7] .
1848 ifrågasatte Jacques Babinet Le Verriers beräkningar och hävdade att Neptunus observerade massa var mindre och dess omloppsbana var större än han trodde. Babinet antog att bortom Neptunus omloppsbana skulle det finnas en annan planet med en massa på cirka 12 gånger jordens massa - han kallade den "Hyperion" [7] . Le Verrier förkastade denna hypotes med orden: "Det finns inget sätt att bestämma en annan planets position, utom kanske genom en hypotes där fantasin spelar en för stor roll" [7] .
År 1850 noterade James Ferguson , en assisterande astronom vid US Naval Observatory, att han "tappade" stjärnan han observerade, GR1719k. Löjtnant Matthew Maury , chef för observatoriet, kallade det bevis på att det var en ny planet. Ytterligare sökningar avslöjade inte en "planet" i en annan position, och 1878 visade Peters , chef för Hamilton College Observatory i New York, att stjärnan faktiskt inte hade försvunnit: de preliminära resultaten berodde på mänskliga misstag [7] .
1879 noterade Camille Flammarion att aphelionerna från kometerna 1862 III ( Comet Swift-Tuttle ) och 1889 III var 47 respektive 49 AU. e., och antog att avståndet motsvarar omloppsradien för den okända planeten, som förvandlade deras banor till elliptiska [7] . Astronomen George Forbes kom, utifrån dessa fakta, till slutsatsen att det måste finnas två planeter utanför Neptunus. Baserat på det faktum att fyra kometers aphelia når ett avstånd på cirka 100 AU. e. och aphelia av de kommande sex - upp till 300 a.u. Det vill säga, han beräknade orbitalelementen för ett par hypotetiska trans-neptuniska planeter. Dessa element överensstämde i stort sett med de som oberoende beräknats av en annan astronom vid namn David Peck Todd, vilket gav anledning att tro att de var verkliga [7] . Skeptiker hävdade dock att banorna för de kometer som deltog i beräkningarna var för osäkra för att få tillförlitliga resultat [7] .
Åren 1900 och 1901 gjorde chefen för Harvard Observatory, William Henry Pickering , två försök att hitta trans-neptuniska föremål. Den första av dem startades av den danske astronomen Hans Emil Lau: efter att ha undersökt uppgifterna om Uranus omloppsbana från 1890 till 1895, kom han till slutsatsen att det var omöjligt att förklara avvikelserna i dess omloppsbana med närvaron av endast en trans-neptuniska planeten och lade fram ett antagande om positionerna för två planeter, vars närvaro, enligt hans åsikt, skulle kunna förklara dem. Den andra utforskande studien började när Gabriel Dallet föreslog att Uranus rörelse kunde förklaras av närvaron av en enda trans-neptunisk planet på ett avstånd av 47 AU. e. Pickering gick med på att kontrollera uppgifterna för eventuella misstänkta planeter. I båda fallen hittades ingenting [7] .
År 1909 konstaterade Thomas Jefferson Jackson Sea , en astronom med rykte om att vara en självupptagen debattör, att "det finns säkert en, troligen två, eller möjligen tre planeter bortom Neptunus omloppsbana" [8] . Han kallade ungefär den första av dessa planeter "Ocean" och angav att dessa planets avstånd från solens omloppsbana var lika med 42,56 och 72 AU. e. Han gav ingen förklaring till hur han fastställde dessa avstånd, och inga data registrerades om hans sökande efter dessa planeter [8] .
År 1911 analyserade den brittiska indiske astronomen Venkatesh Ketakar Pierre-Simon Laplaces diagram över Jupiters månar och, genom att tillämpa dem på de yttre planeterna, föreslog han existensen av två trans-neptuniska planeter [9] , till vilka han gav namnen "Brahma". " och "Vishnu". ". Jupiters tre inre galileiska satelliter - Io, Europa och Ganymedes - befinner sig i en komplex resonansrörelse med förhållanden på 1:2:4 ("Laplace-resonans") [10] . Ketakar föreslog att Uranus, Neptunus och hypotetiska trans-Neptuniska planeter också är sammanlänkade av en Laplace-liknande resonans. Enligt dessa beräkningar bör det genomsnittliga avståndet för Brahma vara 38,95 AU. e. och omloppstiden är 242,28 jordår (resonans 3:4 med Neptunus). Pluto, som upptäcktes 19 år senare, kretsar runt solen på ett genomsnittligt avstånd av 39,48 AU. e. och har en omloppsperiod på 248 jordår - det vill säga parametrarna för dess omloppsbana visade sig vara nära de som Ketakar tillåter (Pluto är i resonans 2: 3 med Neptunus). Ketakar gjorde inga antaganden om elementen i omloppsbanan förutom det genomsnittliga avståndet och perioden. Hur Ketakar beräknade dem är okänt; den andra planeten han talade om, Vishnu, har inte hittats [9] .
År 1894, med hjälp av William Pickering, grundade den rike Bostonian Percival Lowell Lowell Observatory i Flagstaff ( Arizona , USA ). År 1906 , för att söka en förklaring till mysterierna i Uranus omloppsbana, började han ett massivt projekt för att söka efter den trans-neptuniska planeten [11] , som han kallade "Planet X" ("Planet X"). Det finns en lek med ord i detta namn: "X" här symboliserar det okända och uttalas som bokstaven X, inte den romerska siffran "10"; samtidigt uppfattas "Planet X" som den "tionde planeten" (även om Planet X var tänkt att vara den nionde, inte den tionde). Lowell hoppades kunna spåra Planet X för att återfå sin trovärdighet som vetenskapsman, eftersom den trovärdigheten hade försämrats avsevärt av hans mycket hånade övertygelse om att de kanalliknande figurerna på Mars yta var kanaler skapade av högt utvecklade varelser [12] .
Först och främst koncentrerade Lowell sina ansträngningar på att söka i ekliptikaområdet - planet omgivet av zodiakens konstellationer, där alla planeter kretsar runt solen. Med hjälp av en 5-tumskamera analyserade han manuellt över 200 tretimmarsexponeringar med ett förstoringsglas, men hittade inte en enda planet. I det ögonblicket var Pluto för högt över ekliptikans plan och föll inte in i sökområdet [11] . Efter att ha kontrollerat möjliga förutspådda platser, genomförde Lowell det andra steget av sökningen; den varade från 1914 till 1916 [11] . 1915 publicerade han sin Memoir of a Trans-Neptunian Planet , där han drog slutsatsen att planet X har en massa som är ungefär sju gånger jordens massa (det vill säga hälften av Neptunus massa) och kretsar runt solen på ett medelavstånd. av 43 AU. e. Han föreslog att planet X är ett stort objekt med låg densitet och hög albedo - som gasjättar. Med dessa egenskaper bör dess skiva vara synlig i en vinkel på ungefär en bågssekund, och dess skenbara magnitud kommer att vara 12-13 - det vill säga den kommer att vara tillräckligt ljus för att ses [11] [13] .
Oberoende av Lowell uppgav Pickering 1908 att han genom att analysera avvikelserna i Uranus bana hade upptäckt en nionde planet. Denna hypotetiska planet - han kallade den "planet O" eftersom nästa bokstav efter "N" (Neptunus) är "O" [14] - har en genomsnittlig omloppsradie på 51,9 AU. e. och en omloppstid på 373,5 år [7] . På plattorna tagna vid hans observatorium i Arequipa (Peru) var det inte möjligt att hitta en planet med sådana egenskaper. Därefter visade den brittiske astronomen Philip Herbert Cowell att de avvikelser som observerades i Uranus rörelse nästan försvinner när man tar hänsyn till dess rörelser i longitud [7] . Lowell, trots sin nära relation med Pickering, avvisade själv möjligheten att planeten O existerade, och noterade: "Denna planet kallas mycket riktigt "O" - eftersom den är ingenting" [15] (på engelska betyder "O" "noll", "ingenting"). Pickering visste inte att fyra fotografiska plattor tagna av astronomer vid Mount Wilson-observatoriet under sökandet efter planeten O 1919 inkluderade i synnerhet Pluto: detta upptäcktes många år senare [16] . Pickering fortsatte att spekulera om förekomsten av många andra trans-neptuniska planeter fram till 1932 och kallade dem P, Q, R, S, T och U. Ingen av dessa hittades [9] .
Efter Lowells oväntade död 1916 övergavs sökandet efter Planet X tillfälligt. Enligt hans vän dödade misslyckandet att hitta denna planet "nästan honom" [17] . Percival Lowells änka, Constance Lowell, drog gradvis observatoriet in i långa rättsliga strider för att säkra sin mans miljonarv. Som ett resultat kunde sökandet efter Planet X inte slutföras på flera år [18] .
1925 fick observatoriet glasskivor för ett nytt 13-tums bredfältsteleskop för att fortsätta sökandet, byggt med medel från George Lowell, bror till Percival [11] . 1929 tvekade inte direktören för Westo Observatory, Melvin Slifer, länge och lämnade över jobbet med att hitta planeten till Clyde Tombaugh, en 22-årig bonde från Kansas som precis hade anlänt till Lowell Observatory: Slipher slogs av hans astronomiska ritningar [18] .
Tombos uppgift var att systematiskt fånga fläckar på natthimlen och ta bilder med två veckors mellanrum. Efter det satte han båda bilderna av varje sektion i en speciell apparat - den så kallade blinkkomparatorn , som genom att snabbt ändra dessa bilder skapade illusionen av den snabba rörelsen hos vilken planetkropp som helst. För att minska sannolikheten för att ett objekt som rör sig snabbt (och därför närmare) kommer att uppfattas som en ny planet, fotograferade Tombaugh varje område nära oppositionspunkten, det vill säga mitt emot solen, där den uppenbara retrograda rörelsen av objekt vars banor är belägna utanför i förhållande till jorden, den snabbaste. Dessutom tog han ett tredje kontrollskott för att eliminera eventuella falska positiva resultat orsakade av defekter i den specifika posten. Tombaugh bestämde sig för att filma hela zodiaken på detta sätt och inte begränsas till de områden som Lowell pekade ut [11] .
I början av 1930 nådde Tombo i sitt sökande stjärnbilden Tvillingarna. Den 18 februari 1930, efter att ha arbetat i ett helt år och kontrollerat omkring 2 miljoner stjärnor, såg Tombo ett rörligt föremål på fotografiska plåtar tagna den 23 och 29 januari samma år [19] . Ett fotografi av låg kvalitet som togs den 21 januari bekräftade rörelsen. Efter att ha bekräftat att föremålet rörde sig gick Tombo in på Slifers kontor och sa: "Doktor Slifer, jag hittade din planet X" [18] . Objektet var bara sex grader bort från en av de två positionerna Lowell angav; därför kan man säga att hans förhoppningar var berättigade [18] . Snart fick observatoriet andra bekräftande fotografier. Den 13 mars 1930 skickades nyheten om upptäckten till Harvard Observatory. Senare hittades ett nytt föremål på fotografier tagna före den 19 mars 1915 [16] . En del av beslutet att namnge honom Pluto berodde på önskan att hedra minnet av Percival Lowell: initialerna i hans namn bildade de två första bokstäverna i detta ord [20] . Efter upptäckten av Pluto fortsatte Tombo att leta efter andra avlägsna föremål i ekliptikans plan. Han hittade hundratals variabla stjärnor och asteroider, såväl som två kometer, men upptäckte inte andra planeter [21] .
Arbetarna i observatoriet var besvikna och förvånade över att de inte kunde se Plutos synliga skiva: i teleskop såg det ut som en punkt, som en stjärna. Vid magnituden 15 var den sex gånger svagare än vad Lowell förutspått – det vill säga, den var antingen väldigt liten eller väldigt mörk [11] . Eftersom Lowells astronomer trodde att Pluto var tillräckligt massiv för att förvränga andra planeters banor, antog de att dess albedo var 0,07 (med andra ord att den bara reflekterar 7 % av ljuset som faller på den) - det vill säga mörkt, som asfalt , och liknande Merkurius , planeten med lägst albedo [1] . Med sådana egenskaper bör dess diameter vara cirka 8000 km, det vill säga 60% av jordens . Dessutom visade det sig under observationsprocessen att Plutos bana är starkt elliptisk - med en mycket större excentricitet jämfört med andra planeter [22] .
Vissa astronomer har förnekat att Pluto ska betraktas som en planet. Strax efter upptäckten 1930 föreslog Armin Leishner att den på grund av omloppsbanans mörkhet och excentricitet snarare borde betraktas som en asteroid eller en komet: ”Lowells resultat bekräftar den stora excentricitet som föreslogs den 5 april. Ett annat alternativ är en stor asteroid vars omloppsbana har förändrats kraftigt på grund av den nära passagen av en stor planet som Jupiter, eller kanske är det ett av de många långtidsplanetariska objekt som ännu inte upptäckts, eller ett ljust kometliknande objekt” [22 ] . År 1931 konstaterade Ernest Brown, efter att ha utfört matematiska beräkningar, att det var omöjligt att förklara de observerade avvikelserna i Uranus omloppsbana med gravitationspåverkan från en ännu mer avlägsen planet, och därför var Lowells förutsägelse "helt oavsiktlig" [23] .
Under hela 1900-talet har Plutos massuppskattningar reviderats ned. År 1931 beräknade Nicholson och Mayall, baserat på dess tillåtna inverkan på gasjättarna, dess massa och uppskattade att den stod i proportion till jordens massa [24] . År 1949, baserat på mätningen av Plutos diameter, drogs slutsatsen att dess storlek ligger mellan Merkurius och Mars, och dess massa är troligen tio gånger mindre än jordens massa [25] . År 1976 analyserade Dale Cruikshank, Carl Pilcher och David Morrison från University of Hawaii spektra av Plutos yta och bestämde att den måste innehålla metanis, ett mycket glänsande ämne. Detta innebar att Pluto inte bara inte är mörk, utan tvärtom en extremt ljus kropp, och därför är dess massa knappast mer än 0,01 jordmassor [26] .
År | Massa (i jordmassor) | Anteckningar |
---|---|---|
1931 | ett | Nicholson och Mayall [24] |
1948 | 1/10 | Kuiper [25] |
1976 | 1/100 | Cruikshank, Pilcher och Morrison [26] |
1978 | 1/500 | Christy och Harrington [27] |
Plutos massa bestämdes så småningom 1978 när den amerikanske astronomen James Christie upptäckte dess måne Charon . Denna upptäckt gjorde det möjligt för honom, tillsammans med Robert Harringotn från US Naval Observatory, att mäta massan av Pluto-Charon-systemet direkt genom att observera satellitens omloppsbana runt planeten [27] . Enligt deras mätningar är Plutos massa 1,31 × 10 22 kg: detta är ungefär 1/500 av jordens massa eller 1/6 av månen. Detta värde är mycket mindre än det som skulle kunna förklara de observerade avvikelserna i de yttre planeternas banor. Så, Lowells "förutsägelse" visade sig vara oavsiktlig: om planeten X existerar, så är det definitivt inte Pluto [28] .
Efter 1978 fortsatte många astronomer att söka efter Lowells planet X och var övertygade om att eftersom Pluto inte kunde utföra detta "uppdrag" innebar detta att de yttre planeternas banor förvrängdes av en osynlig tionde planet [29] .
På 1980- och 1990-talen genomförde Robert Harrington en studie för att fastställa den verkliga orsaken till de observerade avvikelserna [29] . Enligt hans beräkningar borde varje "planet X" vara ungefär tre gånger längre bort från solen än Neptunus; dess omloppsbana bör vara mycket hög excentricitet och starkt lutad mot ekliptikan - i en vinkel på cirka 32 mot omloppsplanet för andra kända planeter [30] . Denna hypotes har fått blandade recensioner. En välkänd motståndare till existensen av planet X, Brian Marsden från Minor Planet Center vid Harvard University, noterade att avvikelserna i fråga är hundratals gånger mindre än de som nämns av Le Verrier, och de kan lätt förklaras av observationsfel [31] .
1972 undersökte Joseph Brady från Livermore National Laboratory avvikelserna i rörelsen hos Halleys komet. Brady sa att de kan bero på en planet i storleken Jupiter som kretsar runt solen bortom Neptunus, på ett avstånd av 59 AU. e. och har en retrograd bana [32] . Men både Marsden och P. Kenneth Seidelmann, en förespråkare för existensen av planet X, mötte denna hypotes med fientlighet och hävdade att Halleys komet slumpmässigt och oregelbundet släpper ut materiajetstrålar som orsakar en förändring i dess omloppsbana, och även att en sådan massivt föremål, eftersom Planet X, enligt Brady, skulle behöva avsevärt förvränga banorna för de kända yttre planeterna [33] .
1983 väckte rymdobservatoriet IRAS (även om dess uppgift inte är att söka efter planet X) en kort stund en sensation med rapporten om ett "okänt objekt", som först beskrevs som "kanske i proportion till jätteplaneten Jupiter och nära. tillräckligt för att vara en del av solsystemet" [34] . "Allt jag kan säga är att vi inte vet vad det är," sa Gerry Neugebauer, chef för IRAS-programledaren, till The Washington Post . Vid ytterligare analys visade det sig att nio av de oidentifierade objekten var avlägsna galaxer, och det tionde var ett "interstellärt moln"; inget av föremålen tillhörde solsystemet [36] .
1988 genomförde Jackson och Killen en studie av stabiliteten hos Neptunus-Pluto-resonansen genom att simulera planeternas rörelse i närvaro av "planet X" med olika massor och på olika avstånd från Pluto. Neptunus och Plutos banor är i en 3:2-resonans, vilket gör det omöjligt för dem att kollidera och till och med närma sig varandra, även om Pluto ibland kommer närmare solen än Neptunus. Det visade sig att för att bryta denna resonans måste massan av ett hypotetiskt superjordobjekt överstiga 5 jordmassor, medan utbudet av möjliga parametrar är ganska brett, vilket resulterar i att ett stort antal kosmiska kroppar kan existera bortom Plutos omloppsbana, vars närvaro inte påverkar denna resonans på något sätt. För att bestämma inflytandet av en sådan kropp på stabiliteten hos Neptunus-Pluto-resonansen förutspåddes utvecklingen av fyra testbanor på den transplutoniska planeten med miljontals års intervall. Det visade sig att planeterna bortom Pluto, som har massor från 0,1 till 1,0 jordmassor och kretsar runt solen på ett avstånd av 48,3 respektive 75,5 AU. Det vill säga, de påverkar inte 3:2-resonansen. Testa planeter med en massa på 5 jordmassor och halvstora axlar på 52,5 och 62,5 AU. e. förvränga argumentet för Plutos perihelion librering (fyra miljoner år) [37] .
Harrington dog i januari 1993 utan att hitta Planet X [38] . Sex månader tidigare beräknade Miles Standish, efter att ha analyserat de data som erhölls under Voyager 2 -flygningen av Neptunus 1989, dess totala massa. Det visade sig vara 0,5 % mindre jämfört med tidigare beräkningar: detta värde står i proportion till Mars massa [38] . Efter det räknade han om gravitationseffekten av Neptunus på Uranus [39] . När den korrigerade massan av Neptunus applicerades på Jet Propulsion Laboratorys evolutionära efemeri (JPL), alla inkonsekvenser i Uranus omloppsbana, och med dem behovet av existensen av planet X som en förklaring till störningarna i rörelsen av Uranus och Neptunus, försvann [3] . Det finns inga avvikelser i rymdsondens banor ( Pioner-10 , Pioneer-11 , Voyager-1 , Voyager-2 ), vars närvaro kan förklaras av gravitationspåverkan från ett stort oupptäckt föremål i de yttre regionerna av solsystemet [40] . Idag är de flesta astronomer överens om att planeten X, som sett av Lowell, hans föregångare och efterföljare, inte existerar [41] .
Efter upptäckten av Pluto och Charon hittades inga trans-neptuniska objekt (TNOs) förrän 1992, då (15760) 1992 QB1 [42] upptäcktes . Sedan dess har hundratals sådana föremål observerats. De flesta av dem anses vara en del av Kuiperbältet: en grupp iskalla kroppar som kretsar runt solen nära ekliptikplanet, utanför Neptunus omloppsbana. Även om ingen av dem nådde samma storlek som Pluto, presenterades några av dessa avlägsna trans-neptuniska objekt, i synnerhet Sedna, initialt i media som "nya planeter" [43] .
År 2005 tillkännagav astronomen Michael Brown och hans team upptäckten av 2003 UB 313 (senare döpt till Eris efter den grekiska gudinnan för stridigheter och stridigheter), ett trans-neptuniskt objekt som är något större än Pluto [44] . Kort därefter presenterades den i ett pressmeddelande från NASA Jet Propulsion Laboratory som "den tionde planeten" [45] . Därefter visade det sig att Eris är mindre än Pluto i storlek, men tyngre [46] .
Eridu klassificerades aldrig officiellt som en planet. Enligt definitionen av en planet som antogs 2006 anses både Eris och Pluto inte vara planeter, utan dvärgplaneter , eftersom de "inte har rensat sin miljö" [4] : de kretsar inte kring solen självständigt, utan som del av en grupp av kroppar av jämförbar storlek. Pluto ansågs vara den näst största dvärgplaneten efter Eris, men enligt data som erhölls från New Horizons AMS i juli 2015 är Pluto något större än Eris och är det största trans-neptuniska objektet känt idag [47] .
Vissa astronomer, mest kända Alan Stern, chef för NASA:s New Horizons - uppdrag till Pluto, säger att IAU-definitionen är olämplig och Pluto och Eris, såväl som alla stora trans-neptuniska objekt - till exempel Makemake , Sedna , Quaoar och Varuna - bör betraktas som planeter [48] . Upptäckten av Eris rehabiliterade dock inte teorin om existensen av planeten X, eftersom storleken på Eris är för liten för att ha någon effekt på de yttre planeternas banor [49] .
Även om de flesta astronomer är övertygade om att Lowells planet X inte existerar, finns det också många förespråkare för hypoteser om att en stor oupptäckt "planet X" har en påtaglig gravitationseffekt på solsystemets yttre regioner (inklusive många upptäckta trans-neptuniska objekt ) - men effekten, omfattningen och karaktären är signifikant annorlunda än vad Lowell såg [50] [51] .
Efter upptäckten av Sedna blev det nödvändigt att förklara hur en kropp med en sådan fantastisk bana kunde ha bildats. Dess perihelion ligger på så stort avstånd från solen (cirka 75 AU) att ingen känd mekanism kan förklara det. I synnerhet ligger den för långt från planeternas banor: Neptunus gravitation kan inte ge någon märkbar effekt på den. Hypoteser som förklarar Sednas bana antyder att den formades av gravitationen hos en stjärna som närmade sig solen i det förflutna, det vill säga att Sedna "rycktes" från ett annat planetsystem eller att den "drades" in i en så avlägsen bana genom attraktionen av en okänd trans-neptuniska planeten [52] . Det uppenbara sättet att bestämma växlingarna i Sednas omloppsbana är att upptäcka många andra objekt i samma region vars omloppskonfigurationer skulle ge fakta från vilka deras förflutna kunde fastställas. Om Sedna "kastades" in i sin nuvarande omloppsbana av en trans-neptunisk planet, borde andra föremål som hittats i det området ha en jämförbar perihelion (cirka 80 AU) [53] .
2014 tillkännagav astronomer upptäckten av 2012 VP113, ett stort föremål med en perihelion på cirka 80 AU. e. och en rotationsperiod på mer än 4200 år, liknande Sednas omloppsparametrar [54] . Detta faktum blev grunden för antaganden om existensen av en potentiell trans-neptunisk planet. Astronomerna Trujillo och Sheppard från Carnegie Institute of Science hävdade att en jämförelse av perihelion-argumenten för VP113 och andra avlägsna trans-Neptuniska objekt argumenterar för existensen av en superjord eller gasjätte med en massa på 2 till 15 jordmassor nära ekliptikplanet på ett avstånd av 200-300 AU. e. [55] , vilket dock inte bekräftas av några ytterligare beräkningar-begränsningar för stora HNO (se nedan).
Michael Brown – även oavsett data om gravitationspåverkan – hävdade att Sednas 12 000-åriga omloppsbana i sig själv redan ger möjligheten att existera planeter lika stora som jorden bortom Neptunus omloppsbana. Sednas omloppsbana har en så stor excentricitet att den bara tillbringar en liten del av sin omloppsperiod nära solen, där den är lätt att observera. Detta betyder att om inte upptäckten var ett sammanträffande av osannolika omständigheter, finns det förmodligen en mycket stor grupp av objekt som är jämförbar i storlek med Sedna som kan observeras i området där dess omloppsbana passerar [56] . Michael Brown, upptäckaren av Sedna, sa i sin Lowell-föreläsning 2007: "Sedna är tre fjärdedelar av storleken på Pluto. Om [det] finns 60 kroppar lika stora som tre fjärdedelar av Pluto, så finns det förmodligen 40 kroppar lika stora som Pluto ... Och om det finns 40 kroppar lika stora som Pluto, så finns det förmodligen 10 kroppar som är dubbelt så stora som Pluto , tre eller fyra kroppar som är tre gånger så stora som Pluto, och den största av dessa kroppar ... förmodligen samma storlek som Mars eller jorden ” [57] . Han noterade dock att om ett sådant föremål hittades, och även om det var lika stort som jorden, skulle det fortfarande betraktas som en dvärgplanet enligt den nuvarande definitionen, eftersom den "inte tillräckligt rengjorde sin miljö" [57] .
Diskussion om en möjlig trans-neptunisk planet fördes också aktivt runt det så kallade "Kuiper-tråget". Kuiperbältet slutar plötsligt på ett avstånd av 48 AU. e. från solen. Det har föreslagits att denna oväntade klippa kan bero på närvaron av ett föremål med en massa, som Mars eller jorden, som kretsar runt solen på ett avstånd av 48 AU. e. [58] Om i en cirkulär bana på ett avstånd av 60 a. d.v.s. en Mars-liknande planet skulle kretsa runt solen, konfigurationen av trans-neptuniska objekt skulle inte motsvara den observerade. I synnerhet skulle antalet plutinos minska avsevärt [59] . Astronomer utesluter inte möjligheten att det finns en ännu mer massiv, jordliknande planet med en excentricitet av en lutande omloppsbana på ett avstånd av mer än 100 AU. e. Datormodeller presenterade av Patrick Likavka från Kobe University visar att närvaron av en kropp med en massa på 0,3 till 0,7 jorden, som trycktes ut av Neptunus i början av solsystemets bildande och nu rör sig i en långsträckt bana på ett avstånd av 101 till 200 AU. e. från solen, man skulle kunna förklara existensen av Kuiper-gapet och några isolerade objekt, såsom Sedna och 2012 VP113 [59] . Medan vissa astronomer försiktigt stödjer sådana överväganden, avfärdar andra dem som "falska" [51] .
För närvarande fortsätter flera hypoteser om existensen av stora trans-neptuniska planeter att existera, som ska läggas fram och testas, som ännu inte har allmänt accepterade vetenskapliga bevis: den så kallade. Planet Nine , Tyche , och andra varianter av Planet X, samt solens utdöda följeslagningsstjärna Nemesis .
För närvarande betyder symbolen "X" i termen x , - "okänt", - från namnet på den okända kvantiteten, betecknad med denna bokstav i matematik [60] . Sedan upptäckten av Pluto och fram till att den ansågs vara den nionde planeten, dechiffrerades termen med det romerska talet X ( 10 ) också som "den tionde planeten". Det är dock möjligt att det ursprungliga namnet "Planet X" kommer från Percival Lowells teoretiska beräkningar av den påstådda existensen av okända planeter , som han döpte till "X1" respektive "X2" [ 61] .
På 1840 -talet förutspådde Urbain Le Verrier , med hjälp av newtonsk mekanik , positionen för den då oupptäckta planeten Neptunus baserat på en analys av störningar i Uranus omloppsbana [62] . Under 1800-talet kom flera förslag om existensen av en ny planet, eftersom observationer av den nyupptäckta Neptunus fick astronomer att anta att utöver den också ett annat massivt föremål påverkade Uranus omloppsbana.
År 1906 inledde Percival Lowell en omfattande sökning efter den nionde planeten i solsystemet, som han kallade "Planet X" [63] . Det baserades på samma antagande att en okänd planet påverkar Uranus omloppsbana. De områden där "planet X" kunde lokaliseras namngavs av honom "X1" och "X2" [61] . Som ett resultat av systematiska sökningar upptäckte Clyde Tombaugh vid Lovell Observatory 1930 Pluto , vars omloppsbana visade sig vara extremt nära Lowells "X1"-lösning. Men senare visade det sig att den verkliga massan av Pluto är mycket mindre än den som förutspåtts av Lowell, så han kunde inte producera dessa störningar i Uranus och Neptunus rörelse , på grundval av vilken lösningen "X1" erhölls. Sålunda var upptäckten av Pluto nära den position som förutspåtts av Lovell en ren tillfällighet, och frågan om existensen av "planet X" förblev öppen. Många år av försök att upptäcka denna planet (inklusive observationerna av K. Tombo själv vid Lovell-observatoriet fram till 1943 ) ledde inte till upptäckten av en ny planet. [64] [65]
På 1970- och 1980 -talen gjordes återigen flera antaganden om existensen av en relativt närliggande trans-neptunisk planet X, men alla bekräftades inte.
Under passagen av Voyager 2 nära Neptunus 1989 erhölls data från vilka dess totala massa reviderades nedåt med 0,5 %, vilket gjorde det möjligt att använda dessa data för att räkna om Neptunus gravitationsinflytande på Uranus . Som ett resultat försvann avvikelser i Uranus omloppsbana, och med dem behovet av Planet X som en förklaring till störningarna i Uranus och Neptunus rörelse [64] .
En datorsimulering av solsystemets utveckling, utförd 2011 vid Southwestern University i USA, visade [66] att dess nuvarande konfiguration endast kan uppnås om det fanns en femte jätteplanet i det avlägsna förflutna , som liknar Uranus eller Neptunus i storlek och massa. Enligt beräkningar kastades planeten ut ur solsystemet cirka 600 miljoner år efter dess födelse. Kanske lämnade hon inte systemet helt, utan flyttade helt enkelt till en mycket avlägsen bana.
Tyches gissning2010 hävdade de amerikanska astrofysikerna John Matese och Daniel Whitmire från University of Louisiana att de hade upptäckt en planet flera gånger så stor som Jupiter [67] [68] [69] .
Enligt dessa antaganden är Tyche en gasjätte belägen på kanten av Oortmolnet i solsystemet [Notera. 1] . Den roterar i en traditionell bana för solsystemets planeter. Avståndet från solen till Tyukhe är 30 000 AU. e. Temperaturen på Tyukha är mycket låg. Det antogs att endast det infraröda orbitalteleskopet WISE , vars officiella syfte är att söka efter nya himlakroppar i solsystemet, skulle kunna se objektet.
Astrofysikerna Mats och Whitmire har nämnt att de påstås ha bilder tagna med WISE-teleskopet, som de lovade att publicera i slutet av 2011, men aldrig gjorde det, och denna hypotes har ännu inte fått officiellt erkännande.
I mars 2014, efter att ha analyserat data som erhållits av WISE- teleskopet , tillkännagavs det att det inte finns några okända föremål av storleken Saturnus eller större på ett avstånd av upp till 10 tusen astronomiska enheter från solen och på ett avstånd av upp till 26 tusen a. Det vill säga att det inte finns några okända föremål som är lika stora som Jupiter eller större från solen [70] .
Variant Assumptions av Rodney GomezÅr 2012 modellerade Rodney Gomez från Brasiliens nationella observatorium banorna för 92 Kuiperbält-objekt och fann att sex av dessa banor hade förlängts mycket mer än vad modellen föreslog. Han drog slutsatsen att den enklaste förklaringen till detta är gravitationspåverkan från en avlägsen planet av storleken Neptunus på ett avstånd av 1500 AU. e. eller med Mars på ett avstånd av 53 a. e. [71]
Spanska forskares hypotes om två superjordar2014 analyserade en grupp spanska forskare från universitetet i Madrid funktionerna i banorna för trans-neptuniska objekt och, baserat på Kozai-mekanismen ( Lidov -Kozai- resonans ), föreslog möjligheten att det skulle finnas två okända planeter bortom Neptunus omloppsbana [72] : en superjord med en massa av 10 jordmassor på ett avstånd av ca. 250 a. e. [73] och en mer avlägsen planet med en massa i intervallet från Mars massa till Uranus massa [74] . Denna hypotes motsäger dock slutsatserna från 2009, baserade på observationsdata, enligt vilka möjligheten att förekomsten av kroppar av Mars storlek på ett avstånd närmare än 300 AU utesluts bortom Neptunus. e. från solen [75] . År 2016 föreslog de återigen existensen av två stora superjordar bortom Plutos omloppsbana genom att köra datorsimuleringar av dynamiken objektneptuniska-trans7hos Monte Carlo-metoden [76] .
Super-Earth Shepherd Hypothesis av Carnegie Institute of Science forskareUnder 2014-2015 föreslog astronomer från Carnegie Institute of Science Chadwick Trujillo och Scott Sheppard också, baserat på Kozai-effekten, att i solsystemet bortom Neptunus omloppsbana, flera hundra AU. Det vill säga, en superjord kan vara lokaliserad från solen , som fungerar som en herdeplanet för Sedna och ett annat trans-neptuniskt objekt 2012 VP 113 , samt begränsaren av Kuiperbältsgapet [77] [55] .
Brown och Batygins gas-is jättehypotesForskare vid California Institute of Technology Michael Brown (upptäckaren av många trans-neptuniska objekt och dvärgplaneter ) och Konstantin Batygin antog 2016 en hypotes om existensen av den nionde planeten med en massa som är många gånger större än jorden, belägen 20 gånger längre från planeten. Sol än Neptunus . Enligt dessa forskare, liksom i andra hypoteser om herdeplaneterna, kan platsen för banorna för ett antal Kuiperbält-objekt förklaras av närvaron av en massiv himlakropp [78] [79] [80] .
Deras beräkningar publicerades i januari 2016 i Astronomical Journal [81] , enligt dem är en hypotetisk superjordplanet med en massa på cirka 10 jordens en gas (gas-is) jätte och har en omloppstid på cirka 15 tusen år och en ovanligt långsträckt elliptisk bana med perihelion cirka 200 a. e. och apohelion upp till 1200 a. e. [82] Nyheter om denna studie publicerades av förlagen Nature and Science [83] [84] och en mängd icke-kärnmedia [85] [86] . Även om beräkningar ännu inte ger exakta förutsägelser om planetens position, planeras en flerårig sökning med Subaru -teleskopen (Hawaii) och Large Synoptic Survey Telescope (det är planerat att teleskopet ska börja fungera 2022 i Chile) .
År 2019 specificerade författarna till hypotesen att den nionde planeten är en superjord med en massa lika med 5 jordmassor, den halvstora axeln i dess omloppsbana är 400 AU. Det vill säga att den gör ett varv runt solen på cirka 10 tusen år [87] .
Hypotes av Katherine Volk och Renu MalhortAstronomerna Catherine Volk och Renu Malhorta från University of Arizona studerade orbitallutningen för mer än 600 Kuiperbältsobjekt 2017 och drog slutsatsen att orbitalavvikelserna för objekt i det yttre Kuiperbältet (50-80 AU) påverkas av en planet med en massa ungefär lika med Mars, kretsande på ett avstånd av 60 AU. e. från solen i en 8° lutningsbana. Astronomer hoppas att LSST [88] [89] teleskopet kommer att kunna upptäcka denna planet .
Enligt beräkningar baserade på observationsdata 2009 av ett antal astronomer utesluts möjligheten av förekomsten av kroppar av Mars storlek på ett avstånd närmare än 300 AU. e. från solen [75] .
Enligt beräkningarna från 2014 av astronomen Lorenzo Iorio avslöjades restriktioner: det minsta avståndet för ett objekt med en massa på 2 jordiska ( superjordar ) är 496-570 AU. e., och för ett objekt ( gasjätte ) med en massa på 15 terrestra - 970-1111 a. e. [90]
I mars 2014, efter att ha analyserat data som erhållits av det infraröda omloppsteleskopet WISE (som lanserades i jordens omloppsbana i december 2009, inklusive sökandet efter nya himlakroppar i solsystemet), tillkännagavs det att på ett avstånd av upp till 10 tusen astronomiska enheter från solen finns inga okända föremål av storleken på Saturnus eller större, och på ett avstånd av upp till 26 tusen a. Det vill säga att det inte finns några okända föremål som är lika stora som Jupiter eller större från solen [70] [91] .
Antranik Sefilian från University of Cambridge och Jihad Touma från American University of Beirut har beräknat att de ovanliga omloppsbanorna för vissa trans-neptuniska objekt beror på gravitationspåverkan från små föremål som utgör en skiva utanför Neptunus bana [92] [ 93] , förutsatt att den totala massan av Kuiperbältsobjekt och spridd skiva är minst 10 jordmassor [94] .
Astronomerna Chris Sedgwick och Stephen Serjeant fann i sitt arbete, baserat på data från teleskopen IRAS och AKARI , 535 kandidater som sträckte sig i massa från 0,02 Jupitermassa (6 jordmassor) till 0,36 Jupitermassa (110 jordmassor) på ett avstånd av 700 till 8000 AU. inget av dessa bekräftades genom manuell verifiering [95]
Enligt den oligarkiska teorin om planetbildning fanns det i de tidiga stadierna av solsystemets liv hundratals objekt av planetstorlek - de så kallade "oligarker". 2005 föreslog astronomen Eugene Chang att även om några av dessa "oligarker" senare förvandlades till moderna planeter, så kastades de flesta ut som ett resultat av gravitationsinteraktioner. Vissa lämnade solsystemet helt och hållet och blev vandrande interstellära planeter , medan andra flyttade in i gloria som omger solsystemet och fick omloppsbanor med miljontals år. Denna halo spred sig över ett avstånd på 1 000 till 10 000 AU. e. från solen - det vill säga från en trettiondel till en tredjedel av avståndet till Oorts moln [96] .
solsystem | |
---|---|
Central stjärna och planeter | |
dvärgplaneter | Ceres Pluto Haumea Makemake Eris Kandidater Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Stora satelliter | |
Satelliter / ringar | Jorden / ∅ Mars Jupiter / ∅ Saturnus / ∅ Uranus / ∅ Neptunus / ∅ Pluto / ∅ Haumea Makemake Eris Kandidater späckhuggare quawara |
Först upptäckte asteroider | |
Små kroppar | |
konstgjorda föremål | |
Hypotetiska föremål |
|