Mūsų kaimynystėje tūno nematoma planeta? Sužinokite, kas iškreipė Saulės sistemos kraštą

9 min. skaitymo

Kuiperio juosta šiek tiek primena Saulės sistemos palėpę. Atrodo, kad žinome, kas ten yra, daugumą objektų jau esame suskaičiavę ir aprašę, tačiau kiekvieni nauji metai atneša atradimų, kurie sugriauna tvarkingos, iki galo užbaigtos istorijos jausmą.

Naujausia hipotezė žengia dar toliau. Giliai šioje ledinėje srityje gali skrieti masyvus objektas, kurio niekas dar nepastebėjo, tačiau jis palieka aiškius pėdsakus mažesnių kūnų judėjime.

Visa tai paremta šaltu orbitų geometrijos skaičiavimu. Jei daugelis tolimų išorinio Saulės sistemos regiono objektų ima išsidėstyti taip, kad šio išsidėstymo neįmanoma paprastai paaiškinti vien žinomų planetų gravitacija, vadinasi, kažkas ar kažkas kadaise „pataisė“ jų orbitų tvarką.

Tokias astronomų „detektyvines“ paieškas stebėti itin įdomu – kaltininko nepagavai už rankos, tik matai kreivai sudėliotas užuominas ir bandai atspėti, kas galėjo palikti tokį pėdsaką.

Kuiperio juostos plokštumos išlinkimas

Esminė naujojo tyrimo išvada nesusijusi su vienu keistu objektu ar pavieniu atveju. Kalbama apie vidutinę orbitų plokštumą tolimame Kuiperio juostos regione. Idealiu atveju, kai išorinėse Saulės sistemos srityse nėra papildomų masyvių kūnų, ši vidutinė plokštuma turėtų sutapti su vadinamąja Saulės sistemos nekintamąja plokštuma, kurią apsprendžia visų žinomų planetų orbitinių judesių suma.

Tačiau tam tikruose nuotolio nuo Saulės intervaluose matyti tarsi tos vidutinės plokštumos išlinkimas ar vietinis „susisukimas“. Kalbama ne apie efektą „štai vienas objektas turi keistą orbitą“, o apie kolektyvinę savybę: ji pasireiškia statistiškai reikšmingai, nors ir su didele paklaida, nes nagrinėjame labai nedidelę, be galo tolimų kūnų imtį.

Jei šis plokštumos iškreipimas nėra vien duomenų parinkimo efektas, kitaip tariant, jeigu tai ne iliuzija, labiausiai prašosi gravitacinio paaiškinimo. Paprasčiausias kandidatas – papildomas, planetos masę turintis objektas įstrižoje orbitoje, kuris per milijonus ir milijardus metų „suderino“ mažesnių kūnų orbitalinių plokštumų posvyrius ir mazgų padėtis.

Čia prasideda painiava, nes labai lengva viską sudėti į vieną maišą su „Devintosios planetos“ hipoteze ir tuo pasitenkinti. Tačiau mokslinėje literatūroje egzistuoja kelios tarpusavyje nepriklausomos idėjos apie galimus masyvius kūnus Saulės sistemos pakraščiuose, ir jos aiškina skirtingus reiškinius.

Viena iš jų – vadinamoji „Planetos Y“ versija – kalba apie hipotetinį objektą, esantį gerokai arčiau nei klasikiniai „Devintosios planetos“ scenarijai. Tai galėtų būti uolinė arba ledo planeta, kurios masė siektų nuo artimos Merkurijaus masei iki maždaug Žemės masės ir kuri skrietų šimto ar kelių šimtų astronominių vienetų atstumu, nebūtinai taip toli, kaip siūlo radikaliausios hipotezės. Toks objektas daugiausia veiktų tolimų orbitų plokštumas ir jų posvyrius, bet nebūtinai paaiškintų garsųjį ekstremalių transneptūninių objektų perihelių susitelkimą.

Šis skirtumas svarbus, nes parodo, kad viena hipotetinė planeta neprivalo iš karto paaiškinti visų pastebėtų anomalijų. Išorinė Saulės sistema gali būti gerokai sudėtingesnė, o dalis efektų gali atsirasti dėl kitų priežasčių: stebėjimų atrankos šališkumo, senosios dujų milžinių migracijos ar net seniai įvykusių artimų žvaigždžių praskridimų pro jauną Saulę. Sąžiningiausia formuluotė būtų tokia: tai atskira, nuo kitų hipotezių nepriklausoma gija, paremta kitu stebimuoju signalu ir vedanti prie kitokio galimo „kaltininko“ parametrų rinkinio.

Kodėl taip sunku tai patikrinti?

Su Kuiperio juosta susijusi pagrindinė problema yra ta, kad tai labai blanki, labai toli esanti ir stebėjimams labai nepatogi sritis. Mes aptinkame tik tuos objektus, kurie savo ištęstose orbitose kaip tik šiuo metu pakankamai priartėję prie Saulės, kad būtų įžiūrimi. Prie šios bėdos prisideda ir tai, kad didieji dangaus apžvalgos projektai tikrai ne vienodai dažnai ir ne vienodai jautriai stebi visas dangaus puses. Kitaip tariant, mūsų turima objektų imtis tikrai nėra sąžininga atsitiktinė visos populiacijos atranka.

Dėl šios priežasties tampa labai svarbu, kaip tiksliai apskaičiuojama vidutinė orbitų plokštuma ir kaip atsižvelgiama į stebėjimų šališkumą. Naujose analizėse didelis dėmesys skiriamas metodams, kurie būtų maksimaliai nepriklausomi nuo to, kur ir kaip dažnai žvelgė teleskopai, ir kurie padėtų atskirti, ar matomas efektas kyla iš pačių stebėjimo sąlygų geometrijos, ar iš tikrosios Saulės sistemos struktūros.

Net ir turint patobulintą metodiką, lieka negailestinga statistika: labai tolimų, gerai išmatuotų orbitų kol kas žinome mažai. Dėl to stebimas efektas gali būti tik vidutiniškai statistiškai reikšmingas, bet kartu labai viliojantis interpretacijų atžvilgiu. Tokie atvejai Saulės sistemos dinamikoje įprasti – matomas signalas atrodo įtikinamai, tačiau kol imtis nepadidės, visada išliks rizika, kad tai – vien fluktuacija ar atrankos artefaktas.

solar system, planets, planetary system, orbit, sun, mercury, venus, earth, mars, kuiper belt, nature, jupiter, saturn, uranus, neptune, pluto, comet, starry sky, space, universe, night sky, heaven, astronautics, nasa, space travel

Patikimiausias testas čia gana aiškus: reikia atrasti daug daugiau tolimų objektų ir pažiūrėti, kas nutiks vidutinės plokštumos „susisukimui“. Ar jis išliks, sustiprės, išnyks, o gal pasikeis kitaip? Jei tai iš tiesų fizinis dinaminis poveikis, papildomi duomenys turėtų jį tiksliai apibrėžti. Tam reikalingos plataus lauko ir itin gilių stebėjimų programos, kurios kryptingai ir tolygiai tyrinėtų išorinį Saulės sistemos regioną.

Gali nutikti ir taip, kad vietoje to, jog būtų tiesiogiai aptikta planeta, pavyks įtikinamai įrodyti, kad tam tikrame masių ir nuotolių intervale jos paprasčiausiai nėra. Mokslo požiūriu tai irgi būtų laimėjimas: tada neliktų patogaus „viską paaiškinančios paslėptos planetos“ sprendimo, ir tektų grįžti prie sudėtingesnių mechanizmų – Neptūno migracijos istorijos, rezonansinių sąveikų arba prie to, kaip išorinis Saulės sistemos regionas buvo „išskaptuotas“ ankstyvaisiais sistemos gyvavimo laikais.

Kas galėtų mėgdžioti planetos poveikį, net jei jos ten nėra?

Prieš įrašant į sąsiuvinį dar vieną hipotetinę planetą, verta padaryti ne itin populiarų, bet būtina žingsnį – patikrinti, ar panašų signalą neįmanoma paaiškinti ir be papildomos masės. Išorinis Saulės sistemos regionas per milijardus metų patyrė ne tik pastovią planetų gravitaciją, bet ir jų migraciją, rezonansines sąveikas bei lėtus kolektyvinius efektus. Kartais visa sistema gali „sustatyti“ orbitų populiaciją taip, kad tai primena vieno aiškaus kaltininko veikimą, nors iš tikrųjų tai – daugybės smulkių postūmių rezultatas.

Pirmasis įtariamasis tokiu atveju – stebėjimų atrankos šališkumas. Jei teleskopai dažniau nukreipiami į tam tikras dangaus sritis, o tolimi objektai aptinkami daugiausia tada, kai būna arčiau Saulės, labai nesunku netyčia sudaryti imtį, kuri turi bendrų geometrinių ypatybių. Tai panašu į bandymą įvertinti muzikos skonius vien iš žmonių, atėjusių į konkretų koncertą: išvada bus teisinga jų atžvilgiu, bet nebūtinai pritaikoma visai populiacijai.

Antrasis kandidatas – Neptūno praeitis ir rezonansų juosta, keičianti orbitas tarsi tekintojo staklės. Milžinių migracija nebuvo ramus, tylus planetų pasislinkimas. Tai procesas, galėjęs destabilizuoti vienas orbitų populiacijas, o kitas – „įkalinti“ rezonansuose, paliekant sudėtingą šiandien matomą raštą, kurį skaitome kaip senų dinaminių įvykių kroniką. Jei vidutinė tolimų Kuiperio juostos objektų plokštuma iš tiesų yra iškreipta, tai gali būti tokios migracijos „aidas“, o ne dabartinis paslėptos planetos poveikis.

Trečioji galimybė skamba egzotiškai, bet iš tiesų yra visai realistiška. Išorinę Saulės sistemos dalį galėjo švelniai „pastumti“ pro jauną Saulę praskridusi kita žvaigždė tuo metu, kai mūsų žvaigždė dar buvo gimstanti gromadoje. Pakanka vieno pakankamai artimo susidūrimo tinkamu metu, kad tolimų objektų populiacija įgytų bendrą plokštumos posvyrį ar orientaciją, kuri po to būtų ilgainiui įtvirtinta tolesnėje dinamikoje. Toks pėdsakas nereikalauja papildomos planetos – jis liudytų apie praeitį, kurios tiesiogiai nebematome, bet galime atkurti iš jos padarinių.

Įdomiausia tai, kad kiekvienas iš šių scenarijų numato skirtingus tikrinimo būdus. Jei signalas kyla iš stebėjimų atrankos šališkumo, didelė ir tolygi nauja imtis turėtų jį paprasčiausiai „ištirpdyti“. Jei tai Neptūno migracijos „parašas“, turėtume matyti atitinkamus požymius ir kituose orbitų populiacijos parametruose – pavyzdžiui, ekscentricitetų ir rezonansų pasiskirstyme. Jei priežastis – senas žvaigždės praskridimas, teoriniai modeliai, simuliuojantys Saulės sistemos evoliuciją gimtojoje gromadoje, turėtų prognozuoti panašų labai tolimų orbitų pasiskirstymą, kokį jau dabar bandome užfiksuoti stebėjimais.

Dalintis straipsniu
Komentarų: 0

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *

Rekomenduojami Video