Вся история изучения солнечной системы человечеством пронизана гипотезами о наличии еще неизвестных небесных тел совсем рядом с нами (по космическим меркам). Одна из наиболее свежих и проработанных подобных идей гласит, что за поясом Койпера находится девятая планета или небольшая черная дыра. В очередной научной работе, посвященной данной гипетезе, рассматривается один из вариантов ее поисков.

Breakthrough Initiatives

Starshot

Согласно наиболее достоверной из всех моделей возникновения и строения нашей планетарной системы со звездой Солнце в центре, за орбитой восьмой планеты (30 астрономических единиц, а.е.) — Нептуна — начинается пояс Койпера. Именно в нем находятся такие карликовые планеты, как Плутон (29,6−49,3 а.е.), Хаумеа (34,9−51,6 а.е.), Макемаке (38−52 а.е.) и Эрида (37,9−97,6 а.е.). В основном, он состоит из малых тел (к ним относятся все объекты, не являющиеся планетами, карликовыми планетами и их спутниками) — комет, астероидов, словом всего, что осталось после первоначального формирования солнечной системы и было выброшено на ее окраины гравитационными возмущениями от газовых гигантов.

Еще дальше находится рассеянный диск, который состоит примерно из того же материала, но в гораздо меньшей концентрации. Точных данных о его размерах и форме нет, но согласно совокупности всех наблюдений он сильно отличается от пояса Койпера непостоянством формы — если первый выглядит как «бублик» в плоскости эклиптики, занимающий почти равномерно «полосу» между 30 и 44 а.е. от Солнца, то рассеянный диск несколько наклонен и «размыт» до ста или даже тысячи астрономических единиц в диаметре.

Схема орбит газовых гигантов и транснептуновых объектов солнечной системы. Синим выделен пояс Койпера, а серым рассеянный диск

Проблем с изучением столь отдаленных областей масса — большинство их объектов едва заметны даже для самых чувствительных инструментов человечества, а область поиска невероятно велика. А те небесные тела, что «попадаются», далеко не всегда имеют характеристики, совпадающие с существующими теоретическими моделями. Например, несколько открытых за последние десятилетия транснептуновых объектов (ТНО) обладают орбитами, которые не могут быть объяснимы исходя из имеющихся сведений о других «обитателях» солнечной системы.

Среди прочих гипотез возродилась и идея о наличии девятой планеты, просто далеко за пределами пояса Койпера, где-то в районе 500 астрономических единиц от Солнца. Некоторые варианты математического моделирования показали, что при таком раскладе многие вещи начинают выглядеть логично. Говоря короче, работы нескольких астрофизиков и математиков привели к вполне достоверной модели, которая объясняет не только ряд загадочных орбит ТНО, но и некоторые странности всей нашей планетарной системы. Дело осталось за малым — найти какое-то фактическое подтверждение гипотезы.

Параллельно работали Джеймс Анвин (James Unwin) и Якуб Шольц (Jakub Scholtz), которые предположили еще более фантастическую идею, но при этом едва ли не более логичную — а что если девятая планета и не планета вовсе, а небольшая «первобытная» черная дыра? Этот класс объектов формировался еще на ранних стадиях развития вселенной и отличается от тех, что появились в результате эволюции звезд. Они меньше и, соответственно, не такие заметные (даже менее заметны, чем блуждающие планеты), но при этом могут встречаться гораздо чаще, чем ранее считалось.

Черная дыра массой в десять земных в поперечнике будет иметь всего 22 сантиметра. А на рисунке изображена черная дыра вдвое меньшей массы в натуральном размере.

Несколько дней назад один из теоретиков этой интригующей гипотезы, американский астрофизик Эдвард Виттен (Edward Witten) разработал концепцию поиска этого мистического объекта, вне зависимости черная это дыра или суперземля (препринт опубликован на ресурсе arXiv). Все, что человечеству для этого понадобится, так это рой из тысяч миниатюрных зондов со сверхточными часами и приводимых в движение лазерным лучом. Кстати говоря, это не фантастика, а разрабатываемый компанией Breakthrough Initiatives концепт межзвездных путешествий Starshot, осуществимый в ближайшие полвека.

По задумке Виттена, такие маленькие и недорогие зонды смогут относительно быстро достичь заветного рубежа и по разнице в показаниях бортовых часов можно будет отследить гравитационные возмущения. Их наличие и докажет присутствие массивного объекта на внешних границах солнечной системы. Вне зависимости от его природы, согласно модели, это тело массой от пяти до десяти земных. Такая планета будет иметь размеры в два-четыре раза превосходящие нашу, а черная дыра — всего несколько сантиметров в диаметре. Вращаясь по вытянутой орбите с перигелием около 200 а.е. и афелием свыше 1200 а.е. с периодом от 10 до 20 тысяч лет оно ответственно за странности орбит ТНО, «заброску» в сторону Солнца некоторых комет и даже за положение Юпитера среди других планет.

www.popmech.ru