Несмотря на использование все более мощных телескопов, современные астрономы все еще не могут уверенно ответить на вопрос, есть ли в нашей Солнечной системе девятая планета. Открыть ее мешает то, что во внешний край системы проникает не так много солнечного света, а значит некоторые объекты там могут оставаться невидимыми для исследователей.

Как пишет издание Science Alert, небесные тела, обнаруженные астрономами в этих темных уголках, являются первобытными, а их орбиты указывают на присутствие еще большего количества неизведанных объектов. Собрать все это воедино — непростая задача.

В то время, как некоторые небесные тела заявляют о себе яркими взрывами или полосами света на небе, далекие объекты Солнечной системы не привлекают особого внимания. Найти их можно разве по крошечным намекам: почти незаметному влиянию на орбиты других тел, почти невидимыми и кратковременными вспышками света. И все же эти объекты могут рассказать нам что-то важное о том, как формировалась и развивалась наша Солнечная система.

И недавно астрономы обнаружили намеки на существование девятой планеты в отдаленных уголках Солнечной системы. Эта гипотетическая и неуловимая Девятая планета призвана объяснить загадочные орбитальные группировки семейства далеких объектов, которые называются транснептуновыми объектами (ТНО).

Астрономы, работающие с японским телескопом "Субару" на Гавайях, обнаружили свидетельство существования нового далекого объекта в Солнечной системе. Это транснептуновый объект, то есть он вращается вокруг Солнца на большем среднем расстоянии, чем Нептун, который, по современным данным, является самой отдаленной от звезды открытой планетой.

Но он также относится к важному и загадочному подклассу объектов: сидноиды. Его название – 2023 KQ14, но его прозвище – Аммонит, в честь окаменевшего головоногого моллюска.

Сидоиды имеют более экстремальные орбиты, чем ТНО. Их орбиты чрезвычайно вытянутые, характеризуются высоким эксцентриситетом, удаленными перигелиями и большими полуосями. Они названы в честь карликовой планеты Седна, и это открытие – лишь четвертый из когда-либо обнаруженных седноидов.

Об обнаруженных доказательствах существования такого объекта вышла статья в журнале Nature Astronomy. Ведущим автором работы является Ин-Тун Чэнь из Института астрономии и астрофизики Академии Синика в Тайбэе, Тайвань.

Аммонит был впервые обнаружен телескопом Subaru во время наблюдений в марте, мае и августе 2023 года. Этих наблюдений было недостаточно для подтверждения существования тусклого объекта, и дальнейшие наблюдения в июле 2024 года с помощью Канадско-франко-гавайского телескопа, а также поиск в архивных данных других обсерваторий подтвердили его существование. В целом исследователи отслеживали орбиту Аммонита в течение 19 лет.

Загадочный объект был обнаружен в рамках программы наблюдений FOSSIL (Формирование внешней Солнечной системы: Ледяное наследие). Программа использует мощную камеру HyperSuprimeCam телескопа Subaru для измерения популяций и субпопуляций объектов, населяющих внешнюю Солнечную систему.

Команда FOSSIL использовала компьютерное численное моделирование, чтобы определить, что Аммонит движется по стабильной орбите не менее 4,5 миллиардов лет, начиная с ранних времен Солнечной системы. Орбита Аммонита в настоящее время отличается от орбит других седноидов, но моделирование показывает, что их орбиты уже были похожи около 4,2 миллиарда лет назад.

Существует странный разрыв между перигелийными расстояниями в далеких объектах Солнечной системы, и Аммонит находится в этом разрыве. "Орбита Аммонита не совпадает с орбитами других объектов, подобных Седне, и заполняет ранее необъяснимый "q-пробел" в наблюдаемом распределении далеких объектов Солнечной системы", — объясняют авторы в своей статье.

Доктор Юкун Хуан из Национальной астрономической ассоциации Японии (NAOJ) является соавтором статьи, который проводил моделирование орбиты Аммонита. "Тот факт, что текущая орбита 2023 года KQ14 не совпадает с орбитами трех других сидноидов, снижает вероятность гипотезы "девятой планеты", — заявил Хуан в пресс-релизе. "Возможно, в Солнечной системе когда-то существовала планета, но впоследствии была выброшена, что и привело к появлению необычных орбит, которые мы наблюдаем сегодня", — добавил он.

Нептун – единственный известный массивный объект вблизи внешних границ Солнечной системы, который мог бы сформировать орбиты транснептуновых объектов и сидноидов. Однако, по словам соавтора исследования доктора Фуми Йосиды, Амонит находится вне его досягаемости. "2023 KQ14 было обнаружено в отдаленном регионе, где гравитация Нептуна практически не влияет. Присутствие объектов с вытянутыми орбитами и большими перигелийными расстояниями в этом участке свидетельствует о том, что в древности, когда образовался 2023 KQ14, произошло что-то необычное", — сказал Йосида.

Понимание орбитальной эволюции и физических свойств этих уникальных далеких объектов имеет решающее значение для понимания всей истории Солнечной системы. Сейчас телескоп Subaru — один из немногих телескопов Земли, способных делать подобные открытия. Орбита Аммонита сейчас отличается от орбиты других седноидов, и этот факт требует объяснения. Это свидетельствует о большей сложности и разнообразии далеких объектов Солнечной системы.

Астрономы давно спрашивали, существует ли в нашей Солнечной системе "Девятая планета", которая управляла бы орбитами этих далеких объектов. Если да, то открытие Аммонита накладывает дополнительные ограничения на его орбиту и места, где он может прятаться. Это фактически уменьшает количество мест, где может скрываться эта гипотетическая планета.

"При нынешней конфигурации планет нет жизнеспособных механизмов переноса, позволяющих увеличить их перигелии. Их устойчивость предполагает, что с формирования их орбит требуется внешнее гравитационное воздействие, превышающее влияние известных ныне планет Солнечной системы", — говорится в статье.

Астрономы предложили множество источников этого внешнего гравитационного воздействия, включая взаимодействие космоса с блуждающей планетой или звездой, древние звездные взаимодействия, происходившие, когда Солнце еще находилось в своем родительском скоплении, и захват объектов другими звездами меньшей массы на ранних этапах развития Солнечной системы. Но наибольшее внимание привлекает объяснение, связанное с взаимодействием с гипотетической планетой, девятой планетой.

Хотя это исследование не подтверждает и не отрицает существование Девятой планеты, оно накладывает дополнительные ограничения на ее орбиту. Фактически каждое открытие очередного седноида ограничивает Девятую планету. Сейчас астрономам известно о четырех таких объектах, но они не знают, сколько еще подобных небесных тел может скрываться от их взгляда и, возможно, находиться под влиянием неуловимой гипотетической девятой планеты.

Если Девятая планета существует, участок пространства, где она может существовать, просто огромен. Некоторые астрономы, строившие гипотезы относительно этой планеты, предполагают, она может быть пятой по размеру планетой Солнечной системы. Но при этом находиться так далеко, что оставаться чрезвычайно тусклой. Тем не менее, если она существует, мы, возможно, близки к ее обнаружению.

Обсерватория Веры Рубин, которая недавно была введена в эксплуатацию, начнет свой десятилетний проект "Наследие пространства и времени" (LSST). LSST будет обнаруживать кратковременные события и объекты в Солнечной системе, как ни один другой телескоп до этого не мог увидеть. Он специально был создан для поиска объектов, которые трудно обнаружить, и даже такой неуловимый объект, как Девятая планета, вероятно, не сможет убежать от него.