Дальние уголки Солнечной системы — это тусклый и далекий мир, детали которого ускользают от нас. Так далеко от света Солнца даже относительно большая планета могла бы легко ускользнуть от нашего внимания.

Транснептуновые объекты (ТНО), которые мы обнаружили за орбитой Нептуна, демонстрируют некоторые своеобразные кластерные поведения, которые могут указывать на наличие скрытого мира. Это побудило учёных выдвинуть идею о Девятой планете — большой планете земной группы, скрывающейся далеко за пределами видимости.

Недавно двое ученых придумали альтернативное объяснение: более скромный, похожий на Землю мир, расположенный гораздо ближе, чем гипотетическая Девятая планета. Его наклоненная орбита могла бы объяснить аномалии в поведении других космических тел, которые обычно связывают с присутствием некоего незримого объекта.

По мнению планетологов Патрика Софии Ликавки из Университета Киндай и Такаси Ито из Национальной астрономической обсерватории Японии, «невидимой Землей» может быть темная обледеневшая планета, масса которой будет превышать массу нашего родного мира не более чем в три раза. Само же космическое тело будет отстоять от Солнца на расстоянии не более 500 астрономических единиц. Напомним, что одна астрономическая единица — это усредненное расстояние от Солнца до Земли.

«Мы предсказываем существование планеты земного типа и нескольких транснептуновых объектов на пекулярных орбитах во внешней Солнечной системе. Они могут служить признаками возмущений предполагаемой планеты, которые можно будет проверить с помощью наблюдений», — пишут исследователи.

Далекий мир

Самый отдаленный от звезды объект Солнечной системы находился на расстоянии 132 астрономических единиц от Солнца на момент своего обнаружения. Плутон, для контекста, находится на среднем расстоянии около 40 астрономических единиц от звезды. Но за Нептуном (30 астрономических единиц от Солнца), на самых окраинах нашей звездной системы, располагается скопление ледяных скал и карликовых планет, простирающееся до самого горизонта наблюдений современных телескопов. Это пояс Койпера, а содержащиеся в нем объекты обозначают "транснептуновые объекты" (Trans-Neptunian objects, сокр. TNO).

В последние годы, благодаря более чувствительным телескопам и исследованиям, ученые смогли обнаружить внушительное количество ранее неизвестных TNO. Такая крупная выборка позволила выделить некоторые закономерности в том, как расположены и как ведут себя подобные тела.

Одним из таких шаблонов является кластеризация. Некоторые TNO группируются и движутся по наклонным орбитам, что позволяет предположить, что они подверглись гравитационному влиянию неизвестного массивного объекта.

Девятая планета

В 2016 году астрономы Калифорнийского технологического института Майк Браун и Константин Батыгин указали на гипотетическую Девятую планету как на виновника этого отклонения. Считается, что эта планета примерно в 6,3 раза превышает массу Земли и вращается на расстоянии более 460 астрономических единиц от Солнца.

Примечательно, что Ликавка и его коллега Тадаши Мукаи, работавший тогда в Университете Кобе, отметили кластеризацию TNO еще в 2008 году. Уже тогда ученые выдвинули гипотезу о существовании в поясе Койпера скрытой планеты.

Теперь, имея больше данных о том, что там происходит, Ликавка и Ито пересмотрели эту идею и усовершенствовали ее. Они обнаружили свойства гипотетической планеты, которые могли бы объяснить некоторые особенности пояса Койпера. Дальнейшие наблюдения могут определить, правы ли они.

«Три фундаментальных свойства пояса Койпера может объяснить планета земного типа, расположенная на далекой и наклонной орбите. Эти свойства включают:

значительную популяцию ТНО с орбитами за пределами гравитационного влияния Нептуна;
значительную популяцию объектов с наклонной орбитой;
существование отдельных «экстремальных» объектов с своеобразными орбитами.»

Присутствие неизвестной планеты могло бы объяснить объекты с наклоном более 45 градусов, а также орбиты таких объектов, как карликовая планета Седна, имеющая исключительно странную и вытянутую орбиту. Она также пролила бы свет на особенности групп ТНО, которые часто связывают с Нептуном и потому не учитывают в таких исследованиях.

Важнее всего то, что ученые предоставили широкой общественности конкретные проверяемые признаки существования гипотетической планеты. Гравитация планеты объединит ТНО в кластерные популяции за пределами 150 астрономических единиц, которые мы, возможно, сможем найти по мере совершенствования методов и инструментов астрономии. В противном случае ученые смогут уверенно отклонить гипотезу о существовании «невидимой» планеты и предложить другую, более надежную версию того, почему объекты в поясе Койпера ведут себя так… странно.

1. Обнаружены 4 Землеподобные планеты.

http://www.keckobservatory.org/recent/entry/tau_ceti

Новое исследование международной команды астрономов показывает, что Тау Кита, ближайшая звезда от Солнца, примерно в 12 световых годах от Солнца, имеет четыре планеты подобные Земле, вращающиеся вокруг нее.

Эти планеты имеют массу до 1,7 массы Земли, что делает их одними из самых маленьких планет, когда-либо обнаруженных вокруг ближайших звезд Солнца. Два из них - Суперземли, расположенные в обитаемой зоне звезды и, таким образом, могут сохранять воду в жидком состоянии.

Данные были получены с использованием спектрографа HARPS в Европейской южной обсерватории в Чили в сочетании с спектрометром высокого разрешения HIRES в обсерватории W. M. Keck на Маунаке, Гавайи.

«HIRES является одним из немногих спектрометров в мире, которые регулярно обеспечивают уровень точности радиальной скорости, необходимый для такого рода работ», - сказал соавтор доктор Стив Фогт, профессор астрономии и астрофизики Калифорнийского университета, Санта Cruz. «И это один из двух инструментов в мире, другой - HARPS, который смог достичь этого уровня точности уже более десятилетия. Это уникальное средство в области обнаружения экзопланет ».

Четыре планеты были обнаружены, при наблюдении за колебаниями в движении Тау Кита. Это колебание, известное как эффект Допплера, происходит, когда сила тяжести планеты слегка притягивается к своей звезде, когда планета вращается.

Измерение колебаний Тау Кита требовало достаточно чувствительных методов для обнаружения изменений в его движении до 30 сантиметров в секунду. Чем меньше планета, тем слабее ее гравитационное воздействие на звезду, и тем труднее обнаружить колебание звезды.

Внешние две планеты вокруг Тау Кита, вероятно, будут пригодными для жизни мирами, хотя массивные обломки вокруг звезды, вероятно, уменьшают их удобство для жизни, из-за интенсивной бомбардировки астероидами и кометами.

Эта же команда также исследовала Tau Кита четыре года назад, в 2013 году, когда д-р Микко Туоми приложил усилия к разработке методов анализа данных и использовал звезду в качестве эталона.

«Мы придумали гениальный способ рассказать разницу между сигналами, вызванными планетами, и событиями, вызванными деятельностью звезды. Мы поняли, что можем видеть, как активность звезды различалась на разных длинах волн, а затем использовала эту информацию для отделения этой активности от сигналов из планет », - сказал д-р Туми.

«Мы кропотливо улучшили чувствительность наших методов и могли исключить два сигнала, которые наша команда определила в 2013 году как планеты. Но как бы мы ни смотрели на звезду, похоже, по крайней мере четыре твёрдые планеты вращаются вокруг нее», - добавил Туоми. «Мы медленно учимся понимать разницу между волнами, вызванными планетами, и теми, которые вызваны звездной активной, что позволило нам подтвердить существование двух внешних, потенциально пригодных для жизни планет в системе».

Солнцеподобные звезды считаются лучшими кандидатами, для поиска обитаемых планет размером с Землю. В отличие от более распространенных мелких звезд, таких как звезды красного карлика Proxima Centauri и Trappist-1, они не настолько слабы, что бы в итоге нельзя было вычислить наличие планет около них.

Тау Кита очень похож на Солнце по своим размерам и яркости, и они оба располагают многопланетными системами. Если наружные две планеты будут пригодны для проживания, Тау Кита может стать оптимальной целью для межзвездной колонизации.

Фабо Фэн, Микко Туоми, Хью Джонс - Университет Хартфордшира, Великобритания

Джон Барнс - Открытый университет, Великобритания

Guillem Anglada-Escude - Университет Королевы Марии в Лондоне, Великобритания

Стив Фогт - Калифорнийский университет в Санта-Крус, США

Пол Батлер - Институт Карнеги в Вашингтоне, США

На этой иллюстрации сравниваются четыре планеты, обнаруженные вокруг соседней звезды Тау Кита (сверху) и планет нашей Солнечной системы (внизу).

2. Ученые изучают звездообразующий материал в кластерах галактик в ранней Вселенной.

http://www.keckobservatory.org/recent/entry/SpARCS_starfuel

Проведено исследование из одного молекулярного газа - сырья, которое состовляет основу звездообразование во вселенной. Объекты наблюдения - три наиболее отдаленные скопления галактик, когда-либо обнаруженных, когда они появились, Вселенной было всего четыре миллиарда лет. Эллисон Нобл, научный сотрудник Массачусетского технологического института, возглавила это новейшее исследование.

Результаты были недавно опубликованы в «The Astrophysical Journal Letters».

Кластеры - редкие области Вселенной, состоящие из плотных групп сотен галактик, содержащих триллионы звезд, а также горячего газа и таинственной темной материи.

Наблюдения позволили ученым определить количество молекулярного газа в каждой галактике и обеспечили наилучшее измерение того, сколько топлива было доступно для образования звезд.

Исследователи сравнили свойства галактик в этих кластерах со свойствами «полевых галактик» (галактики, встречающиеся в более типичных средах с меньшим количеством близких соседей).

К их удивлению, они обнаружили, что кластерные галактики имеют большее количество молекулярного газа по сравнению с количеством звезд в галактике, если сравнивать со стандартными по размерам и количеству соседей галактиками. Находка озадачила команду, потому что давно известно, что когда галактика попадает в кластер, взаимодействия с другими галактиками, находящимися в кластере и горячим газом, ускоряют завершение его звездообразования по сравнению с аналогичной стандартной галактикой.

«Это определенно интригующий результат», - сказал Уилсон. «Если у кластерных галактик больше топлива, доступного для них, вы можете ожидать, что они будут формировать больше звезд, чем обычные галактики, и все же это не так».

Эллисон Нобл, сотрудник SpARCS и руководитель этого исследования, предлагает несколько возможных объяснений:

1. Возможно, некий процесс в горячей, жесткой среде кластера, окруженной многими соседними галактиками, возмущает молекулярный газ в кластерных галактиках, так что газ в итоге формирует звёзды, но при этом большая его часть не участвует в этом процессе.

2 - Возможно, что процесс, такой как повышенные слияния в кластерных галактиках, приводит к наблюдаемым различиям между популяциями кластеров и популяций галактик.

«Хотя текущее исследование не отвечает на вопрос о том, какой физический процесс несет основную ответственность за оставление незадействованным более высоких количеств молекулярного газа, он обеспечивает наиболее точное измерение того, сколько молекулярного газа существует в галактиках, в кластерах в ранней вселенной».

Команда SpARCS разработала новые методы, используя инфракрасные наблюдения космического телескопа «Спитцер» НАСА, чтобы идентифицировать сотни ранее неоткрытых скоплений галактик в ранней Вселенной.

В будущем они планируют изучить более крупный образец кластеров. Недавно команда получила дополнительное время в ALMA, Обсерватории Кек и Космическом телескопе Хаббла, чтобы продолжить изучение того, как соседство, в котором живет галактика, определяет, как долго она может образовывать звезды.

Майкл Макдональд, Массачусетский технологический институт

Адам Мьюзин, Йоркский университет, Канада

Джули Нантэ, Университет Андрес Белло, Чили

Грегори Рудник, Университет Канзаса

Eelco van Kampen, Европейская южная обсерватория, Германия

Трейси Уэбб, Университет Макгилла, Канада

Howard K.C. Йи, Университет Торонто, Канада

Кайл Бун, UC Беркли

Эндрю ДеГрут, UC Riverside

Анна Делахай, Университет Макгилла, Канада

Рикардо Демарко, Универсидад де Консепсьон, Чили

Райан Фольц, UC Riverside

Брайан Хайден, Национальная библиотека Калифорнийского университета в Беркли / Лоуренс Беркли

Крис Лидман, Австралийская астрономическая обсерватория

Ариадна Манилла-Роблес, Европейская южная обсерватория, Германия

Это разрушенная спиральная галактика, разделенная гравитационным взаимодействием с другой галактикой. Молекулярный газ является необходимым ингредиентом для образования звезд в галактиках в ранней Вселенной.