Удивительная космология - Лев Шильник

Небесные тела, составляющие облако Оорта, медленно вращаются вокруг Солнца, совершая полный оборот за несколько миллионов лет. Астрономы полагают, что именно оттуда, с далекой периферии Солнечной системы, приходят так называемые долгопериодические кометы, которые движутся по чрезвычайно вытянутым орбитам с перигелием ниже орбиты Меркурия. При этом точка их максимального удаления теряется в несусветной дали – в тысячах или даже десятках тысяч астрономических единиц от Солнца. Наконец, орбиты планет лежат приблизительно в одной плоскости (плоскости эклиптики), а кометы летят как бог на душу положит – под самыми причудливыми углами, из чего, собственно, и был сделан вывод о сферической форме облака Оорта.

Но какая сила выталкивает ледяные обломки с их спокойных орбит, заставляя поменять почти круговую траекторию на эллиптическую? До недавнего времени считалось, что аномалии в движение некоторых объектов облака Оорта вносит суммарное гравитационное воздействие едва ли не всех звезд Млечного Пути, поскольку долгопериодические кометы равномерно распределяются по небосводу. Однако несколько лет назад американский астроном Джон Матезе выступил с сенсационной гипотезой. Тщательно проанализировав траектории 82-х наиболее хорошо изученных долгопериодических комет, он пришел к выводу, что в распределении их траекторий обнаруживается отчетливая избирательность. Примерно треть этих комет приходит преимущественно с одной стороны, поэтому говорить о равномерном распределении не приходится. Вдобавок все они имеют атипичные орбиты – слишком короткие по сравнению с орбитами других комет. По мнению Матезе, причиной подобного аномального поведения является не суммарная гравитация звезд, а влияние некоего массивного тела – десятой планеты Солнечной системы, которая выталкивает кометы из облака Оорта по направлению к Солнцу. Согласно его расчетам, эта планета в несколько раз увесистее Юпитера и прячется в самой сердцевине облака, на расстоянии примерно 25 тысяч астрономических единиц (около 0,4 светового года), совершая полный оборот вокруг Солнца за 4–5 миллионов лет.

Кроме того, орбита гипотетической планеты, по всей вероятности, сильно наклонена к плоскости эклиптики, а сама она вращается ретроградно, то есть в направлении, прямо противоположном движению большинства планет Солнечной системы. Орбита с такими параметрами должна быть нестабильной, поэтому планета «икс» Джона Матезе не родная, а пришлая: она не могла сформироваться внутри газово-пылевого диска, который 4,5 миллиарда лет назад породил восьмерку классических планет – от Меркурия до Нептуна включительно. Следовательно, «неправильная» десятая планета изначально представляла собой бездомную странницу, блуждавшую в межзвездном пространстве, и только сравнительно недавно была приголублена и удочерена, когда случайно оказалась в окрестностях Солнца.

Впрочем, рассуждать всерьез о десятой планете в облаке Оорта пока не приходится, поскольку реально ее никто не наблюдал – она существует исключительно «на кончике пера» Джона Матезе. А вот в поясе Койпера, который начинается почти сразу же за орбитами Нептуна и Плутона, в последнее время обнаружено немало планет. Американский астроном Джерард Койпер еще в 50-х годах минувшего века выдвинул гипотезу о том, что на задворках Солнечной системы существует обширный пояс астероидов номер два (в отличие от хорошо известного пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера), который простирается на миллиарды километров и постепенно сходит на нет, оставляя между собой и облаком Оорта внушительный пустой промежуток. Долгое время гипотеза американца оставалась не более чем изящной игрой ума, пока в начале 90-х годов прошлого века за орбитой Плутона не обнаружили несколько ледяных обломков. С тех пор существование пояса Койпера стало бесспорным фактом, а список транснептуновых объектов год от года неуклонно пополняется новыми представителями.

Пояс Койпера и облако Оорта

Если облако Оорта уподобить дальнему Подмосковью, то пояс Койпера, лежащий на расстоянии от 30 до 100 астрономических единиц от Солнца, будет Подмосковьем ближним. По оценкам специалистов, он может насчитывать сотни тысяч или даже миллионы ледяных и каменных глыб самого разного размера. Тандем Плутон – Харон тоже угодил в число объектов пояса Койпера, лишившись статуса классической планеты, о чем мы в свое время уже писали. Причиной тому стали малые размеры девятой планеты (диаметр Плутона всего-навсего 2300 километров, в полтора раза меньше, чем у Луны) и особенности ее орбиты (выраженный эксцентриситет и заметный наклон к плоскости эклиптики).

Серьезные проблемы у Плутона начались в 2003 году, когда группа американских астрономов во главе с Майклом Брауном обнаружила в поясе Койпера довольно яркий объект, получивший каталоговый номер 2003UB313. В 2005 году удалось рассчитать его орбиту и вычислить размеры новой планеты. Оказалось, что она движется по чрезвычайно вытянутой орбите и сегодня находится в точке максимального удаления от Солнца, на расстоянии 97 астрономических единиц. А вот когда она достигнет перигелия, то будет располагаться втрое ближе – почти на таком же расстоянии от Солнца, как и Плутон. Правда, это произойдет еще не скоро, поскольку Зена (именно так назвал свою планету Браун, в честь героини известного сериала о женщине – воине) совершает полный оборот вокруг Солнца за 650 лет. По оценкам Брауна и его группы, диаметр Зены должен составлять около 3000 километров, что сразу же поставило Плутон в неловкое положение, ибо его поперечник значительно меньше. Вдобавок группа Брауна открыла еще два ярких объекта пояса Койпера на расстоянии 51 астрономической единицы от Солнца, лишь немного уступающих в размерах девятой планете (примерно 70 % ее диаметра).

А когда выяснилось, что поперечник Зены, возможно, определен неверно, а истинные ее размеры могут в два с лишним раза превышать диаметр Плутона, страсти и вовсе разгорелись не на шутку. С какой такой, спрашивается, стати мы должны считать его девятой и последней планетой Солнечной системы, если много дальше вокруг Солнца обращается куда более внушительное небесное тело? Не проще ли безжалостно вычистить незадачливый Плутон из дружной планетной семьи, переквалифицировав его в объект пояса Койпера? Особенно если учесть, что у Зены найден спутник, названный Габриелой в честь верной подруги отважной воительницы. В скобках заметим, что впоследствии Зену переименовали в Эриду – древнегреческую богиню вражды и раздора, урезав ее поперечник до 2400 километров. Тем не менее он все равно больше Плутона, диаметр которого составляет 2300 км. Габриелу тоже вычеркнули из святцев – сегодня она называется Дисномией. Между прочим, именно Эрида поссорила Афродиту, Афину и Геру, бросив на стол знаменитое яблоко раздора с надписью «Прекраснейшей», что привело к Троянской войне. Хорошо, что у греков было так много богов…

В начале 2004 года американский космический телескоп «Спитцер» отыскал в поясе Койпера еще одну планету, которая сейчас находится в 13 миллиардах километров от Солнца, то есть вдвое дальше, чем Плутон. Как и Зена-Эрида, она движется по безбожно растянутому эллипсу, совершая один оборот вокруг Солнца за 10 500 лет. Ее афелий (точка максимального удаления) должен лежать в 130 миллиардах километров от нашего светила, что составляет около 900 астрономических единиц, поэтому размеры пояса Койпера следует, по всей видимости, увеличить как минимум на порядок. Новую планету назвали Седной – в честь эскимосской богини океана и повелительницы морских животных, а ее диаметр оценивается в 1800 километров. Среди других находок «нулевых» годов есть еще несколько примечательных объектов: планеты-карлики 2003EL61 и 2003FY9, почти не уступающие Плутону в размерах, и Квавар с поперечником около 1300 километров (Квавар – это божество-созидатель у индейцев племени Тонгва). Первая из этих планет имеет форму эллипсоида вращения и путешествует в сопровождении двух спутников.

Пояс Койпера загадал астрономам немало загадок. Например, выяснилось, что он не редеет постепенно, как полагал его первооткрыватель, а резко и неожиданно обрывается на некотором – очень большом – расстоянии от Солнца. По мнению специалистов, подобное «усекновение» объясняется взрывом сверхновой звезды неподалеку от нашего светила, в результате чего вся окраинная часть газово-пылевого облака, послужившего материалом для формирования планет Солнечной системы, оказалась начисто выметенной. Первоначальное представление о поясе Койпера как о плоском диске протопланетных тел (в отличие от сферического облака Оорта) тоже, по-видимому, следует признать ошибочным. Скажем, орбита Зены-Эриды не только сильно вытянута, но и наклонена к плоскости эклиптики под углом 44 градуса, а угол наклона орбит двух других объектов пояса Койпера, открытых группой Брауна, составляет 28 градусов. А если вспомнить, что и орбита Плутона тоже лежит вне плоскости орбит всех остальных планет Солнечной системы (правда, у Плутона этот угол меньше – всего 17 градусов), то уже только по этому параметру его следует исключить из списка классических планет.