Рівно два роки тому вчені Каліфорнійського технологічного інституту Костянтин Батигін і Майкл Браун опублікували статтю, яка знову відродила надії на те, що в Сонячній системі вдасться виявити ще одну планету, розташовану набагато далі Плутона. Детальніше про історію пошуку дев'ятої планети і про значення розрахунків Батигіна і Брауна на прохання розповідає блогер і популяризатор космонавтики Віталій «Зелений Кіт» Єгоров.
В астрономічному середовищі два роки обговорюють сенсацію, якої поки немає. Ряд непрямих ознак вказує, що десь в Сонячній системі, набагато далі Плутона, є ще одна планета. Поки її не знайшли, але приблизне місце розташування розрахували. Якщо в розрахунках помилки немає, то це стане найважливішим астрономічним відкриттям століття.
Першою планетою, відкритою «на кінчику пера», була Нептун - ще в 1830-ті роки астрономи звернули увагу на непередбачені відхилення в орбіті Урану і припустили, що за ним є ще одна планета, яка викликає гравітаційне обурення. Гіпотеза підтвердилася 1846 року, коли Нептун змогли спостерігати в математично передбаченій галузі неба. Виявилося, що його бачили і раніше, але не могли відрізнити від далеких зірок. Середня відстань до Нептуна - 4,5 мільярда кілометрів, або близько 30 астрономічних одиниць (одна астрономічна одиниця дорівнює відстані від Сонця до Землі - близько 150 мільйонів кілометрів).
Оптимізм після відкриття Нептуна надихнув багатьох вчених і любителів астрономії на пошуки інших, більш віддалених планет. Подальші спостереження за Нептуном і Ураном показували розбіжність між реальним рухом планет і передбаченим математично, і це вселяло впевненість, що сенсація 1846 року може повторитися. Здавалося, 1930 року пошуки увінчалися успіхом, коли Клайд Томбо виявив Плутон на відстані близько 40 астрономічних одиниць.
Довгий час Плутон залишався єдиним відомим об'єктом Сонячної системи, розташованим далі від Сонця, ніж Нептун. І в міру зростання якості астрономічної техніки уявлення про розмір Плутона постійно змінювалися в бік зменшення. До середини століття вважалося, що він має розмір, порівнянний із Землею, і дуже темну поверхню. У 1978 році вдалося уточнити масу Плутона завдяки відкриттю його супутника Харона. Виявилося, що він набагато менше не те що Меркурія, але навіть земного Місяця.
До кінця XX століття завдяки технологіям цифрової фотозйомки і комп'ютерної обробки даних почалися відкриття інших транснептунових об'єктів, розміром менше Плутона. Спочатку, за звичкою, їх звали планетами. У Сонячній системі їх стало десять, потім одинадцять, потім дванадцять. Але до початку 2000-х років астрономи забили тривогу. Стало ясно, що за Нептуном Сонячна система не закінчується і кожній крижаній брилі надавати статус Землі і Юпітера не годиться. У 2006 році для плутонадібних тіл придумали окрему назву - карликова планета. Планет знову стало вісім, як і століття тому.
Тим часом пошуки справжніх планет за межами орбіт Нептуна і Плутона не припинялися. Висловлювалися навіть гіпотези про наявність там червоного або коричневого карлика, тобто малого зоряноподібного тіла масою в кілька десятків Юпітерів, яке становить з Сонцем подвійну зоряну систему. Підказали цю гіпотезу... динозаври та інші вимерлі тварини. Група вчених звернула увагу на те, що масові вимирання на Землі відбуваються приблизно кожні 26 мільйонів років, і припустила, що це період повернення в околиці внутрішньої Сонячної системи масивного тіла, яке призводить до збільшення числа комет, що прагнуть до Сонця і потрапляють у Землю. У багато ЗМІ ці гіпотези потрапили у вигляді антинаукових передбачень про прийдешній напад прибульців з планети або зірки Нібіру.
NASA двічі робило спроби знайти можливу планету або коричневого карлика. У 1983 році космічний телескоп IRAS здійснив повне картографування небесної сфери в інфрачервоному діапазоні. Телескоп провів спостереження десятків тисяч джерел теплового випромінювання, відкрив кілька астероїдів і комет у Сонячній системі і став причиною галасу в пресі, коли вчені прийняли помилково далеку галактику за юпітероподібну планету. У 2009-му році полетів схожий, але більш чутливий і довгоживучий телескоп WISE, який зумів знайти кілька коричневих карликів, але на відстані в кілька світлових років, тобто не належать до Сонячної системи. Він же показав, що в нашій системі планет розміром з Сатурн або Юпітер за Нептуном теж немає.
Розгледіти нову планету або недалеку зірку не вдається нікому досі. Або її там взагалі немає, або вона занадто холодна і випромінює або відображає занадто мало світла, щоб її можна було виявити при випадковому пошуку. Вченим поки доводиться покладатися на непрямі ознаки: особливості руху інших, вже відкритих космічних тіл.
Спочатку обнадійливі дані отримували в аномаліях орбіт Урана і Нептуна, але в 1989 році було встановлено, що причина аномалій - в помилковому визначенні маси Нептуна: він виявився на п'ять відсотків легшим, ніж думали раніше. Після корекції даних моделювання стало збігатися зі спостереженнями, і гіпотеза про дев'яту планету відпала.
Деякі дослідники задумалися про причини появи довгоперіодичних комет у внутрішній Сонячній системі і про джерело короткоперіодичних комет. Довгоперіодичні комети можуть з'являтися біля Сонця раз на сотні або мільйони років. Короткоперіодичні облітають навколо Сонця за 200 або менше років, тобто знаходяться набагато ближче.
Комети мають дуже короткий за космічними мірками термін життя. Основний їх матеріал - це лід різного походження: з води, метану, ціану та ін. Сонячні промені випаровують льоди, і комета перетворюється на непомітний потік пилу. Проте короткоперіодичні комети продовжують літати навколо Сонця і сьогодні, через мільярди років після формування Сонячної системи. Отже, їх число поповнюється з якогось зовнішнього джерела.
Таким джерелом вважається Хмара Оорта - гіпотетичний регіон радіусом до 1 світлового року, або 60 тисяч астрономічних одиниць, навколо Сонця. Вважається, що там літають мільйони крижаних шматків по кругових орбітах. Але періодично щось змінює їх орбіту і запускає до Сонця. Що це за сила, поки невідомо: це може бути гравітаційне обурення від сусідніх зірок, результати зіткнень у хмарі або вплив великого тіла в ній же. Наприклад, це могла б бути планета розміром трохи більше Юпітера - їй навіть дали назву Тюхе. Автори гіпотези Тюхе припускали, що телескоп WISE зможе знайти її, але відкриття не відбулося.
Якщо Хмара Оорта - тільки гіпотетичне сімейство малих тіл Сонячної системи, яке астрономи не можуть спостерігати безпосередньо, то інше сімейство, пояс Койпера, вивчено набагато краще. Плутон - це перше виявлене космічне тіло пояса Койпера. Зараз там відкрито ще три карликові планети розміром з Плутон або менше і більше тисячі малих тіл.
Для сімейства поясу Койпера характерні кругові орбіти, невеликий нахил до площини обертання відомих планет Сонячної системи - площини екліптики - і звернення в межах 30 і 55 астрономічних одиниць. З внутрішнього боку пояс Койпера обривається на орбіті Нептуна, крім того ця планета надає гравітаційне обурення на пояс. Причина зовнішнього різкого кордону поясу невідома. Це дає підстави припускати наявність ще однієї повноцінної планети десь на відстані 50 астрономічних одиниць.
За поясом Койпера, хоча і частково перетинаючись з ним, лежить область розсіяного диска. Для малих тіл цього диска, навпаки, характерні сильно витягнуті еліптичні орбіти і значний нахил до площини екліптики. Нові надії на виявлення дев'ятої планети і бурхливі обговорення в середовищі астрономів породили саме тіла розсіяного диска.
Деякі об'єкти розсіяного диска настільки далекі від Нептуна, що він не чинить на них ніякого гравітаційного впливу. Для них придумано окремий термін «відокремлений транснептуновий об'єкт». Один з таких відомих об'єктів під назвою Седна наближається до Сонця на 76 астрономічних одиниць і віддаляється на 1000 астрономічних одиниць, тому її одночасно вважають першим знайденим об'єктом Облака Оорта. Деякі відомі тіла розсіяного диска мають менш екстремальні орбіти, а якісь, навпаки, мають ще більш витягнуту орбіту і сильний нахил площини поводження.
Виявилося, що кілька знайдених відокремлених транснептунових об'єктів мають ближню точку своєї орбіти в області близько 60 астрономічних одиниць і ця точка лежить в площині екліптики, а у деяких об'єктів орбіти витягнуті в одному напрямку. Ймовірність такого випадкового пролягання орбіт становить 0,025 відсотка, тобто більш ймовірно гравітаційний вплив невідомої планети. За оцінками вчених Каліфорнійського технологічного інституту Костянтина Батигіна і Майкла Брауна, які звернули увагу на незвичайні орбіти, це може бути планета в десять разів масивніше Землі. Можливо, там літає газовий побратим Нептуна і Урану або кам'яна планета в 2-4 рази більше Землі, так звана «суперземля». Хоча, враховуючи достаток крижаних тіл на периферії Сонячної системи, більш ймовірно наявність газової планети.
За розрахунками авторів свіжої гіпотези, «їхня» планета може мати витягнуту орбіту, наближаючись до Сонця на 200 і віддаляючись на 1200 астрономічних одиниць. Її точне місце розташування на земному небі поки розрахувати не вдається, але приблизна область пошуків поступово скорочується. Пошук ведеться за допомогою оптичного телескопа «Субару» на Гаваях і телескопа імені Віктора Бланко в Чилі. Для того щоб додатково підтвердити існування планети і уточнити її можливе місце розташування, потрібно знайти більше тіл розсіяного диска. Зараз ці пошуки тривають, роботи мають високий пріоритет, і з'являються нові знахідки. Однак очікувана планета як і раніше невловима.
Якби астрономи знали, куди дивитися, то, можливо, змогли б побачити планету і оцінити її розмір. Але у «далекобійних» телескопів занадто вузький кут огляду, щоб здійснювати вільний пошук по великих площах неба. Наприклад, відомий космічний телескоп Hubble за 25 років своєї роботи оглянув менше 10 відсотків всієї небесної сфери. Але пошуки тривають, і якщо дев'яту планету Сонячної системи все-таки знайдуть, то це стане справжньою сенсацією в астрономії.