Кояш системасының төзелеше шактый гади. Аның үзәгендә урнашкан Кояш — тормыш барлыкка килсен өчен идеаль туры килгән йолдыз: ул артык кайнар да, артык суык та түгел, артык якты да, артык төссез дә түгел, аның яшәү озынлыгы җитәрлек дәрәҗәдә озын, ә активлыгы уртача гына. Кояшка якынрак булып Җир төркеме планеталары тора: бу төркемгә, Җирнең үзеннән башка, Меркурий, Венера һәм Марс керә. Бу планеталар чагыштырмача җиңелрәк һәм бәләкәйрәк, ләкин алар ташсыман тау токымнарыннан «төзелгән», бу исә каты өслек булдырырга мөмкинлек бирә. Соңгы елларда яшәүгә яраклылык тирәлеге дигән төшенчә популярлаша башлады: бу исем белән аталган интервалда үзәк йолдыздан билгеле бер ераклыкта урнашкан җирсыман планеталарда сыек су була ала. Кояш системасыда яшәүгә яраклылык тирәлеге Венера орбитасыннан Марс орбитасына кадәр сузыла, ләкин сыек су белән (һәрхәлдә, җитәрлек күләмдәгесе белән) бары Җир генә мактана ала.
Кояштан тагын да ерактарак булып гигант планеталар (Юпитер белән Сатурн) һәм бозлы гигантлар (Уран белән Нептун) урнашкан. Гигантлар Җир төркеме планеталарына караганда күп тапкырга эрерәк, әмма бу масса очып бетүчән кушылмалар (летучие соединения) хисабына тупланганга күрә, гигантлар әлләни тыгыз түгел һәм аларның каты өслекләре дә юк. Җир төркеменең соңгы планетасы булган Марс белән беренче гигант планета — Юпитер арасында Астероидларның төп биле (поясы) бар; соңгы бозлы гигант — Нептуннан соң Кояш системасының перифериясе, ягъни кырый өлешләре урнашкан. Элегрәк анда тагын бер планета — Плутон — бар иде, әмма 2006 елда Халыкара астрономия берлеге Плутонның үлчәмнәре һәм башка параметрлары чын планета статусына туры килми дип, аны кәрләләр арасына кертте, шуңа күрә хәзер Кояш системасының әлегә билгеле (!) әгъзалары арасында иң ерак планета дип Нептун исәпләнә. Ул Кояштан 30 астрономик берәмлеккә тигез ераклыкта әйләнә (ә тагын да төгәлрәк әйтсәк, периһелийда — Кояшка иң якын чагында — 29.8 а.б., ә афелийда — Кояштан иң ерак ноктасында — 30.4 а.б.)
Билгесез планета турында идея
Әмма инде бик күптәннән бирле астрономнарны Кояш гаиләсендә Нептуннан да ераграк урнашкан планеталар бардыр дигән шик борчый иде. Дөрес, планета Кояштан ераграк урнашкан саен, аны турыдан-туры табу катлаулана бара, әмма бит «кыек», ягъни турыдан-туры булмаган алымнар да бар. Шуларның берсе күренмәс планетаның Нептуннан ераграк торган җисемнәргә гравитация, ягъни тартылу көче аркылы тәэсир итүен эзләүдән гыйбарәт. Аерым алганда, мәсәлән, галимнәр инде берничә тапкыр, беренчедән, озын период белән хәрәкәтләнә орган кометаларның орбиталарына хас канунчалыкларны эзләп карады, ә икенчедән, бу канунчалыкларны еракта-еракта булырга тиешле күренмәс гигант планетаның тәэсире белән, аңлатырга тырышты. Тагын да «экстремистрак» карашлы белгечләр ерак планетаның барлыгын исбатлаучы дәлил итеп Җирдә тере организмнар инкыйразында (юкка чыгуында) яки планетабызга метеорит бомбардировкалары ешлыгында күзәтелә торган периодлыкны саный. Ләкин билгесез планеталар (Немезида, Тюхе һ.б.) турында моңарчы мондый канунчалыкларга яки периодлыкларга гына нигезләнгән фараз итүләрне астрономнар җәмәгатьчелеге кабул итеп бетерми иде. Канунчалыклар һәм периодлыкларның аңлатмасы гына түгел, гомумән, аларның булуы да әлләни ышаныч тудырырлык факт түгел әле. Моннан тыш, гадәттә, сүз шактый эре җисемнәр, мөгаен, Юпитердан бермә-бер зуррак планеталар турында бара, ләкин хәзерге күзәтү техникасы андыйларны күрми калмас иде бит.
Тугызынчы планетаның барлыгын исбатларга омтылучыларның яңа дәлиле дә аның гравитация аркылы тәэсир итүен эзләүгә нигезләнгән, әмма бу юлы галимнәр озак периодлы кометаларга түгел, ә Койпер биле җисемнәренә игътибар итәргә булган.
Койпер биле
Койпер биле (поясы) дип кайвакыт Кояш системасының чигендә «яшәгән» барлык объектларны атыйлар. Әмма чынлыкта алар хәрәкәт итүләре белән аерылып торган берничә төркемгә бүленгән: классик Койпер биле, сибелгән диск һәм резонанслы объектлар. Классик Койпер билендәге җисемнәр кечкенә авышлык һәм эксцентриситетлы, ягъни планеталарныкы сыман, орбиталар буенча Кояш тирәли әйләнә. Сибелгән диск җисемнәре исә периһелийлары Нептун орбитасы тирәсендә булган, озынча итеп сузылган орбиталар белән хәрәкәтләнә, резонанслы объектларның (алар арасында Плутон да бар) орбиталары Нептун белән орбиталь резонанста тора (орбиталь резонанс вакытында ике җисемнең әйләнү периодлары натураль саннар булып чагыша: аларның ерагаю-якынаю вакытлары билгеле бер тәртипкә буйсына)
Классик Койпер биле якынча 50 а.б. тирәсендә кинәт кенә өзелә. Күрәсең, нәкъ менә шуннан Кояш системасы матдәсе бүленешең төп чиге узган. Сибелгән диск җисемнәре һәм резонанслы объектлар афелийда Кояштан йөзләрчә астрономик берәмлеккә ерагайсалар да, периһелийда алар Нептунга якын торалар. Шул рәвешле, бу аларның Койпер классик биленнән килеп чыгып, хәзерге орбиталарына Нептунның гравитацион йогынтысы аркасында «утырулары» турында сөйли.
Седнаны ачу
2003 елда периһелийдагы ераклыгы 76 а.б. тигез булган Нептун арты объекты (НАО) — Седна ачылгач, эшнең катлаулырак икәнлеге билгеле булды. Кояштан шулай ерак урнашкач, димәк, Седна хәзерге орбитасына Нептун аркасында «эләкмәгән». Моны, аңлагач, белгечләр Седна Кояш системасының тагын да ераграк урнашкан «халкы» — фаразда гына булган Оорт болыты — вәкиле булуы турында фикер әйтте.
Күпмедер вакыт дәвамында Седна мондый орбиталы бердәнбер билгеле күк җисеме иде. Икенче «седноидның» ачылуы турында 2014 елда Чедвик Трухильо белән Скотт Шеппард хәбәр итте. 2012 VP113 исемле объект периһелий чагында Кояштан 80.5 а.б. урнашкан, ягъни аның орбитасы Седнаныкыннан да озынрак. Трухильо белән Шеппард Седнаның да, 2012 VP113 җисеменең дә периһелий аргументы бертөрлерәк булуына игътибар иткән. Периһелий аргументы — периһелийга һәм орбитаның күтәрелүче төененә (эклиптика белән кисеш ноктасына) таба юнәлешләр почмагы. Периһелий аргументының мондый саннары (340° ± 55°) зур ярымкүчәрләре 150 а.б. зуррак булган һәм периһелий ераклыклары Нептунның периһелий ераклыгыннан озынрак сузылган барлык объектларга да хас булуы да кызыксыну уята. Трухильо белән Шеппард җисемнәрнең периһелий аргументының билгеле бер саны тирәсендә төркемләнүе еракта урнашкан, массасы берничә Җир массасы тигез булган планетаның тайпылдыручы йогынтысына бәйле булырга мөмкин дигән фараз әйтәләр.
X планетасының барлыгына дәлилләр
Калифорния технология университеты хезмәткәрләре Константин Батыгин белән Майкл Браунның 2016 елның гыйнварында дөнья күргән мәкаләсендә моңарчы билгесез планетаның барлыгы белән шундый периһелий аргументы саннары булган ерак астероидларның параметрларын, аңлату мөмкинлеге тикшерелә. Авторлар аналитик һәм санлы юл белән Кояш системасы перифериясендә тест кисәкчәләренең массасы 10 Җир массасы булган тайпылдыручы җисем йогынтысы астында 4 млрд ел дәвамында хәрәкәт итүләрен өйрәнгән. Аларның тикшеренүе күрсәткәнчә, мондый җисем булса, Нептун арты объектларының күренмә конфигурацияләрендә чыннан да зур ярымкүчәрләр һәм зур периһелий ераклыклары булырга тиеш икән. Өстәвенә, тышкы планета Седнаның һәм периһелий аргументлары охшаш булган башка НАОларның барлыгын, аңлата ала.
Авторлар үзләре бөтенләй уйламаганда-көтмәгәндә, аларның моделендәге тайпылдыручы җисемнең гамәлләре каян килеп чыгышы моңарчы, аңлашылмаган тагын бер НАО төркеменең — зур авышлыклы орбиталарда яшәүче Койпер биле «халкының» — барлыкка килүен, аңлаткан. Һәм ниһаять, Батыгин белән Браунның хезмәтендә зуррак периһелий ераклыгы һәм периһелий аргументының башка саннары белән булган объектларның барлыгы фараз ителә. Димәк, аларның фаразын өстәмә рәвештә тикшерү мөмкинлеге бар.
Яңа планета ачу перспективалары
Соңгы тикшеренүләрнең дөреслеген белүнең иң төп адымы, әлбәттә, шау-шу куптаручы җисемне — тартылу көче ярдәмендә җисемнәрнең периһелийларын классик Койпер биленнән тышта итә торган планетаны — табу булырга тиеш. Аны табу исә бик тә катлаулы эш. X планетасы вакытының күпчелек өлешен афелий тирәсендә уздырырга тиеш, ә ул Кояштан 1000 а.б. ераграк булырга мөмкин. Исәпләүләр планетаның урнашу урынын бик тә якынча гына итеп күрсәтә — аның афелий ноктасы инде тикшерелгән НАОларның афелийларына капма-каршы юнәлештә тора, ләкин зур ярымкүчәрле НАОлар турындагы мәгълүмат нигезендә орбитаның авышлыгын билгеләп булмаячак. Шуңа күрә күк гөмбәзенең билгесез планета урнаша алган өлешен тикшереп чыгу озак елларга сузылачак. Әгәр X планетасы тәэсире астында хәрәкәтләнә торган башка НАО табылса, эзләнләр җиңеләячәк, чөнки планета орбитасының мөмкин булган параметрлар диапазоны тараячак.
WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) — НАСАның 2009 елда күк йөзен инфракызыл диапазонда өйрәнү өчен җибәрелгән галәми телескопы — фараздагы планетаны күрми дә калган булырга мөмкин. Сатурн яки Юпитер сыман планетаны WISE 30 000 а.б. ераклыгында да таба алыр иде, ягъни ул безгә кирәгеннән яхшырак та эшли ала. Ләкин ул үзенә туры килүче инфракызыл нурланышы булган гигант планета өчен көйләнгән. Бәлки, аның нәтиҗәләре Нептун кебек бозлы гигантка яки тагын да бәләкәйрәк планетага туры килмидер.
Бүгенгесе көндә X планетасын эзләү өчен яраклы бер генә телескоп бар — бу Һавай утрауларында куелган «Субару» телескопы. 8,2 метрлык көзгесе ярдәмендә ул бик күп яктылык туплый һәм шуңа күрә югары сизгерлеккә ия. Шул ук вакытта аның җиһазлары күк йөзенең шактый зур кисәкләрен (тулы Ай мәйданы кебек) төшерергә мөмкинлек бирә. Ләкин мондый шартларда да күк йөзенең X планетасы урнаша алган киң өлешен карап чыгу берничә ел вакыт таләп итәчәк. Әгәр дә инде «Субару»ның да эше барып чыга алмаса, бар өмет хәзер Чилида төзелеп яткан LSST исемле махсус телескопта кала. Аның көзгесе 8,4 метр диаметрлы, ә күрү кырының диаметры 3,5° («Субару»дан җиде тапкырга зуррак). Аның төп максаты манзаралы күзәтүләр булачак. Бу ягы белән дә ул «Субару»дан аерыла, чөнки соңгысы күпсанлы күзәтү программалары буенча эшли. LSST 2020-еллар башында эшли башлар дип көтелә.
Дмитрий Вибе, физика-математика фәннәре докторы, РФА Астрономия институты йолдызлар физикасы һәм эволюциясе бүлеге мөдире
Постнаука сәхифәсе материалыннан тәрҗемә
иллюстрацияләр: NASA, CALTECH/R. HURT (IPAC)