Гипотетической загадочной планете, которая считается ответственной за странные орбиты во внешней Солнечной системе, только что нанесен один из самых больших ударов.
Согласно всестороннему анализу чрезвычайно далеких объектов, проведенному физиком Кевином Напье из Мичиганского университета, Девятая планета может не существовать, потому что не существует доказательств ее существования. Скорее то, что астрономы приняли за влияние гравитации планеты, - это есть Систематическая ошибка отбора в наблюдениях.
Систематическая ошибка отбора — статистическое понятие, показывающее, что выводы, сделанные применительно к какой-либо группе, могут оказаться неточными вследствие неправильного отбора в эту группу.
Предпечатная статья ученых об этом выводе загружена в архив arXiv.org и ожидает экспертной оценки.
Девятая планета прорвалась на сцену в 2016 году, когда астрономы Константин Батыгин и Майкл Браун из Калифорнийского технологического института опубликовали в The Astronomical Journal статью, в которой обосновывались предположения о существовании еще неоткрытой планеты во внешних пределах Солнечной системы. Доказательства, по их словам, лежат в других объектах, находящихся далеко за орбитой Нептуна.
Эти объекты называются экстремальными транснептуновыми объектами (ЭТНО). У них огромные эллиптические орбиты, они никогда не пересекаются с Солнцем ближе, чем орбита Нептуна в 30 астрономических единицах, и отклоняются дальше, чем на 150 астрономических единиц.
Батыгин и Браун обнаружили, что эти орбиты имеют одинаковый угол в перигелии, точке на их орбите, наиболее близкой к Солнцу. Они провели серию симуляций и обнаружили, что большая планета может группировать орбиты таким образом.
Девятая планета, согласно их расчетам, должна быть примерно в 5-10 раз больше массы Земли и вращаться по орбите на расстоянии от 400 до 800 астрономических единиц.
Поскольку эта гипотетическая планета находится так далеко, а небо такое большое, ее будет нелегко найти. Так что поиски его продолжаются.
Однако, как и саму Девятую планету, трудно найти, так и ЭТНО. Эти тела меньше планеты и поэтому более тусклые. Когда они удаляются от Солнца, у нас практически нулевой шанс их увидеть. И здесь некоторые астрономы считают, что существует Систематическая ошибка отбора.
«Поскольку ЭТНО движутся по высокоэллиптическим орбитам, и их яркость уменьшается примерно на 1/r4, они почти всегда обнаруживаются в пределах нескольких десятилетий перигелия», - написали исследователи в своей статье.
«Более того, телескопические обзоры позволяют наблюдать за ограниченной областью неба в определенное время года на ограниченной глубине. Эти эффекты приводят к значительной систематической ошибке отбора».
Сложность просмотра ЭТНО означает, что мы их не нашли много. Первоначальное моделирование, проведенное Батыгиным и Брауном, было основано всего на шести ЭТНО, которые были собраны из набора обзоров с неопубликованными функциями отбора; иными словами, какие-либо систематическая ошибка отбора не была ясна.
Орбиты Седны, 2012 VP113, Лелеакухонуа и других очень далеких объектов наряду с предсказанной орбитой Девятой Планеты [A]. Фото: Nrco0e / Wikimedia Commons
В более поздних наблюдениях тщательно определялись их функции отбора. И хотя ни один обзор не выявил достаточно ЭТНО, чтобы составить всеобъемлющую статистическую совокупность, объединение обзоров может привести ученых к более убедительному выводу. Это то, что сделал Напье и его команда.
Они взяли пять объектов из астрономической программы Outer Solar System Origins Survey (Обзор происхождения Солнечной системы, целью которого является обнаружение и отслеживание транснептуновых объектов), пять объектов из проекта Dark Energy Survey (астрономический обзор в видимой и ближней инфракрасной области спектра, целью которого является изучение динамики расширения Вселенной и роста крупномасштабной структуры Вселенной) и четыре объекта, найденных астрономами Скоттом Шеппардом, Чадом Трухильо и Дэвидом Толеном, которые вели поиски Девятой планеты.
Поскольку у всех трех обзоров были совершенно разные цели, у них были разные функции отбора. Задача заключалась в том, чтобы устранить эти различия, чтобы объекты можно было эффективно объединить в один большой обзор. Для этого команда разработала симулятор обзора.
«По сути, - написали они в своей статье, - имитатор обзора имитирует обнаружение модельной популяции тел Солнечной системы, используя историю наведения, глубину и критерии отслеживания обзора. Это позволяет вычислить функцию отбора обзора для данной совокупности, что позволяет нам учитывать систематическую ошибку, следовательно, понимать истинные основные группы популяций».
Если кластеризация ЭТНО была вызвана физическим эффектом, то она должна была оставаться согласованной с большей выборкой объектов, проанализированных командой Напьера. Вместо этого их результаты показали, что образец ЭТНО соответствует равномерному распределению родительских тел в космосе.
Это не означает, что исследователи осторожно отметили, что Девятой Планеты не существует. Это просто означает, что о существовании планеты нельзя судить по данным ЭТНО. Недостаточно информации, чтобы подтвердить это или исключить его.
Другие свидетельства также указывают на ее существование. Например, странно наклоненные орбиты внешних объектов пояса Койпера Солнечной системы, таких как Седна, - хотя астрономы также предложили другие объяснения такого поведения.
Более сильное решение станет возможным с большим количеством объектов ЭТНО и пояса Койпера для анализа, что может означать ожидание объектов от более мощного телескопа, такого как обсерватория Веры Рубин, которая, как ожидается, начнет работу в этом году.
Тем временем страстная охота за неуловимой планетой привела к некоторым действительно удивительным открытиям, в том числе некоторым возможным карликовым планетам, выходящим за пределы Солнечной системы, и целому ряду газовых гигантских лун.
Так что независимо от того, существует Девятая Планета или нет, сама дискуссия вызывает удивление для науки и приводит к открытиям, с которыми мы иначе могли бы не столкнуться.
Исследование опубликовано на сайте пре-принтов arXiv.org.
Источник: Science Alert
