Три десятых планеты

АрхивСтатьи

29 июля 2005 года произошло событие, раздвинувшее границы Солнечной системы. В семье Солнца случилось самое большое прибавление с 1846 года, когда были открыты Нептун и его спутник Тритон.

Вечером в пятницу 29 июля 2005 года произошло событие, раздвинувшее границы Солнечной системы. Без всякой натяжки можно сказать, что в семье Солнца случилось самое большое прибавление с 1846 года, когда были открыты Нептун и его спутник Тритон.

Что же, собственно, открыли?

Все средства массовой информации в последние выходные июля взорвались заголовками: "Американские астрономы открыли десятую планету!" На самом деле не одну, а целых три. И не планету, а крупнейшие объекты в поясе Койпера. И не открыли, а объявили об открытии. И хотя сделали это американские ученые, виноваты оказались испанцы!

Теперь обо всем по порядку. Действительно, на окраинах Солнечной системы обнаружены три объекта невиданных размеров, по сравнению с которыми меркнут сенсации трех прошлых лет Квавар, Оркус и Седна. Новые небесные тела и ярче, и крупнее этих транснептунных объектов. Более того, как минимум один из трех превосходит по размерам девятую планету Плутон. Как минимум один. Возможно, даже два из трех.

Скажите, как его зовут?

Самое время представить виновников торжества. Надо сразу сказать, что у всех троих пока нет "имен собственных". Согласно порядку, установленному астрономическим сообществом, первооткрыватели небесного тела могут предложить имя для нового объекта только после того, как объект получит постоянный номер в списке Центра малых планет. Пока же у трех новых тел есть только предварительные обозначения: 2003 EL₆₁, 2003 UB₃₁₃ и 2005 FY₉. О них было объявлено поздним вечером 29 июля в циркуляре номер 8577 Международного астрономического союза.

Самый большой из объектов (2003 UB₃₁₃) заведомо больше Плутона. Вполне логично, что первооткрыватели поспешили назвать его десятой планетой, пока не найдено чего-то еще более крупного. Официально же в упомянутом циркуляре три новых тела названы "относительно яркими транснептунными объектами".

TNO, QBO и пояс Койпера

Здесь необходимо сделать небольшое отступление и рассказать о том, что такое пояс Койпера, чем транснептунные тела отличаются от астероидов, как открывают новые объекты и как определяют их размеры и расстояния.

В 1930 году был открыт Плутон, расстояние которого от Солнца меняется от 30 до 50 астрономических единиц (а.е.), а период близок к полутора периодам Нептуна (250 лет). Через 20 лет после этого астрономы Дж.Койпер и К.Эджворт предсказали существование целого семейства тел на орбитах со средним радиусом около 43 а.е. и периодом 280 лет, которые трижды обращаются вокруг Солнца за пять оборотов Нептуна. Действительно, в 1992 году было открыто первое такое тело на среднем расстоянии от Солнца в 43 а.е. Оно оказалось очень слабым, 23.5 звездной величины (Плутон в несколько тысяч раз ярче). Кстати, его уже пять лет никто не наблюдал. Однако с каждым годом открывали все более яркие транснептунные объекты, и сейчас их известно уже около тысячи. Большинство из них - "плутино" в среднем на 39 а.е. от Солнца и классические тела пояса Койпера на 43 а.е.

Орбиту объекта Солнечной системы можно определить по трем его положениям на небе в разные моменты времени. Для астероидов главного пояса между Марсом и Юпитером эти моменты могут быть разделены несколькими часами. В случае потенциально опасных астероидов, сближающихся с Землей, нужны наблюдения с интервалом в десятки минут, иначе объект может покинуть поле зрения телескопа. Именно так работают большинство систем поиска и слежения за околоземными астероидами.

Транснептунные объекты в основном ищут на тех же телескопах, что и обычные астероиды. Наблюдательное время почти на каждой крупной обсерватории поделено между несколькими группами. Для открытия тел пояса Койпера одну и ту же площадку надо снимать в течение нескольких ночей. На более коротких интервалах движение далекого объекта относительно звезд не будет заметно. Зачастую погода не позволяет выполнить намеченную программу полностью, а обработка наблюдений иногда занимает недели и даже месяцы. Именно это и произошло в случае с объектами 2003 EL₆₁ и 2003 UB₃₁₃, которые, согласно их обозначениям, были обнаружены в первой половине марта и второй половине октября 2003 года, соответственно.

Хронология событий

Началось все в четверг, 28 июля. Группа испанских астрономов во главе с Хосе Луисом Ортисом объявила об открытии объекта 2003 EL₆₁, превосходящего по блеску все известные тела занептунного пояса (звездная величина 17.7). Объект был обнаружен в созвездии Волос Вероники на снимках, сделанных 7, 9 и 10 марта 2003 года с помощью 36-сантиметрового телескопа обсерватории Сьерра Невада Института астрофизики Андалусии (2925 метров над уровнем моря). Испанцы за несколько лет наблюдений накопили десятки тысяч снимков разных участков неба, но программное обеспечение для автоматического поиска медленно движущихся объектов все это время находилось в процессе разработки. Просмотреть все снимки "вручную", сравнивая их визуально на компьютере, было просто нереально. Как бы там ни было, в 2005 году объект наконец заметили.

Затем Ортис со своим другом и коллегой из Германии Райнером Штоссом провели огромную работу по поиску и отождествлению нового объекта на старых изображениях. Им удалось найти наблюдения 2003 EL₆₁ в архивах обсерваторий Паломар (Калифорния) и Халеакала (Гавайи), работающих по программе слежения за околоземными астероидами NEAT. Объект попадал на снимки в 2002, 1999 и 1998 годах, но из-за медленного движения не был принят за астероид.

Наконец, еще более старые изображения нового тела были "раскопаны" в Паломарском обзоре неба. Они датируются 1996, 1995, 1994, 1991 и даже 1955 годом! 50 лет назад 2003 EL₆₁ находился в созвездии Льва. Такой длинный ряд наблюдений позволил с достаточно хорошей точностью определить орбиту. Ее большая полуось составляет 43.34 астрономической единицы, наклонение к эклиптике 28.2 градуса, эксцентриситет 0.19. В ближайшей точке своей орбиты (перигелии) 2003 EL₆₁ подходит к Солнцу на 35.15 а.е. и достигает блеска 15.9m. Последний раз такое было в 1847 году. В 1992 году 2003 EL₆₁ прошел афелий на расстоянии 51.5 а.е. и теперь постепенно приближается к Солнцу. Период обращения составляет 285 лет. В 2007-2008 году новый объект перейдет в созвездие Волопаса, в 2034-2035 - в созвездие Змеи.

Положение 2003 EL₆₁ и 2005 FY₉ на небе 31 марта 2005 года (дата открытия 2005 FY₉).

А в это время в Америке

Объявление испанцев вызвало целую лавину информации. Немедленно выяснилось, что другая группа исследователей объектов пояса Койпера, известная открытием Квавара, Седны и Оркуса, собирается независимо сообщить о своих наблюдениях того же небесного тела на конференции в Англии в сентябре. Эта группа из США, в которую входят Чедвик Трухильо и Майкл Браун, назвала новый объект K40506A. Команда американских ученых известна тем, что полгода держала в тайне открытие уникального объекта Солнечной системы, присвоив ему вопреки правилам Международного Астрономического Союза имя Седна.

Майкл Браун на своем сайте разместил статью, подготовленную для "Писем в Астрофизический журнал". Выяснилось, что группа Брауна полгода наблюдала новый объект в надежде, что его никто не заметит. В случае с Седной это сработало, но новый астероид на 3.5 звездных величины (то есть в 25 раз!) ярче Седны, и их надежды не оправдались. Однако Браун и компания накопили массу интереснейших данных, используя систему лазерной адаптивной оптики на обсерватории Кека. Самое главное - им удалось открыть у 2003 EL₆₁ спутник, определить период его обращения, радиус орбиты и по третьему закону Кеплера оценить массу нового тела. И вот что теперь известно: объект обнаружен группой Брауна 28 декабря 2004 на снимках Паломарской обсерватории за 6 мая 2004 (отсюда и обозначение K40506A), а его Спутник открыт 28 января 2005. Блеск самого объекта 17.5 звездной величины, спутника 20.8. Период обращения спутника - 49.1 суток. Радиус орбиты (большая полуось) 49500 км. Масса системы - 0.32 массы Плутона (без Харона). Сам объект меняет блеск с амплитудой 0.35 зв. вел. и периодом 3.9 часа.

На основе только этих данных невозможно назвать диаметр астероида с точностью хотя бы до ста километров. Пока остается открытым вопрос, превосходит ли новое небесное тело в поперечнике Плутон. Зная только массу без плотности, размер определить нельзя. Возможные оценки диаметра остаются в пределах от 1500 до 3000 км. Если объект имеет ледяную поверхность и отражает столько же света, сколько Плутон, его размер равен 0.68 диаметра Плутона. Если же альбедо равно 0.16, оценка диаметра увеличивается до 2700-2800 км. Браун с коллегами надеются прояснить вопрос по данным инфракрасного космического телескопа Спитцер. Возможно, им удастся свести неопределенность размера к 10%.

По несчастливому совпадению, взаимные затмения в системе 2003 EL₆₁ имели место совсем недавно - в 1999 году, когда Земля находилась в плоскости орбиты спутника. Подобная конфигурация вновь повторится только через 133 года. Такие явления помогли бы определить диаметр объекта гораздо точнее, чем с помощью косвенных методов. Кроме того, автор этих строк и независимо Дэйв Геральд в Австралии показали, что в ближайшие несколько лет покрытий звезд этим объектом также не предвидится.

Дальше - больше!

Но настоящую сенсацию вызвало последовавшее в 23:33 МСК в пятницу 29 июля объявление об открытии объекта 2003 UB₃₁₃. Он находится в созвездии Кита, медленно перемещаясь в сторону эклиптики, и в 2036-2037 гг. окажется в Рыбах. Ему посвящена страница http://www.gps.caltech.edu/~mbrown/planetlila/. Некоторые СМИ уже поспешили объявить, что "для новой планеты предложено имя Лила" и даже перевели это на русский как "сирень". На самом же деле так зовут дочку Майкла Брауна, и к названию нового объекта это не имеет отношения. Появились также слухи о том, что было предложено имя Зена (в честь королевы воинов из телесериала), но большинство астрономов также относятся к этому скептически. Сам Браун обещал держать имя в тайне до утверждения его Астрономическим союзом.

Изначально группа из США не собиралась сообщать об открытии "десятой планеты" до октября. На пресс-конференции Майкл Браун заявил, что компьютер с информацией о новых объектах был взломан хакерами. Однако для того, чтобы узнать об открытии, достаточно было воспользоваться информацией, находившейся в свободном доступе в сети. Именно это и произошло. Первого августа Браун сам признался, что никакого взлома не было: "Мы сделали глупость, наивно полагая, что никто не соберет по частям информацию из интернета".

В аннотациях своих докладов на конференции в Англии в сентябре Браун с коллегами упоминают обозначение объекта K40506A. Аннотация находится на сайте конференции с 19 июля. Поиск в Гугле по обозначению K40506A выводит на архив наблюдений телескопов обсерватории Мауна Кеа на сайте Огайского университета. В файлах за разные даты помимо этого объекта можно найти и другие с подобными обозначениями. Используя приведенные там координаты, можно примерно определить параметры орбит объектов и расстояние до них. По этим же данным можно навести в нужную точку неба телескоп. При этом для обнаружения новых объектов достаточно апертуры 20-25 см и ПЗС-матрицы.

Для группы американских астрономов это оказалось полным сюрпризом. Между директором Центрального Бюро астрономических телеграмм Брайаном Марсденом и Майклом Брауном произошла следующая переписка.

Браун: У нас есть объект на 97 астрономических единицах.
Марсден: Да, я знаю. Вот его орбита!
Браун: Какого ...?

Браун тут же прислал в Центр Малых Планет данные наблюдений двух объектов, и им были присвоены официальные обозначения 2003 UB₃₁₃ и 2005 FY₉. Также пришлось второпях созывать пресс-конференцию. Как отметил сам Браун, "вечер последней пятницы июля - лучшее время для того, чтобы тебя никто не услышал". Тем не менее Брауна услышали, и средства массовой информации по всему миру поспешили разнести весть об открытии "десятой планеты".

Положение 2003 UB₃₁₃ на небе в октябре 2005 года.

Не было ни одной, да вдруг три

На самом деле, можно понять американцев, которые хотели выдавать информацию "дозированно", по частям. Каждый из трех новых объектов сам по себе огромная сенсация. По крайней мере, любой из них заслуживает большего внимания, чем нашумевшие в последние годы Варуна, Квавар и Оркус (2004 DW). Они не просто больше всего ранее известного в поясе Койпера, они намного больше. Если каждый предыдущий "рекордсмен" поднимал планку диаметра на сотню-другую километров, то сейчас речь идет о тысяче километров или даже более!

Пока что размер всех трех объектов можно определить лишь косвенно по их блеску и расстоянию до них. Но для этого необходимо знать, сколько процентов солнечного света они отражают, а это-то как раз и неизвестно. Коэффициент отражения (альбедо) различных тел Солнечной системы варьируется в широких пределах. У Луны и планет без плотной атмосферы (Меркурия и Марса) он равен 10-15%, у остальных планет от 35 до 60%. Тела пояса Койпера считаются самыми темными в Солнечной системе, отражая от 4 до 15% солнечного света. Но это касается ранее известных тел размером порядка 1000 км и менее. Даже если бы альбедо 2003 EL₆₁ равнялось 0.16, его размер составил бы 2750 км, а 2003 UB₃₁₃ – 5500 км! Однако тот факт, что инфракрасный космический телескоп Спитцер не зафиксировал излучения от 2003 UB₃₁₃, говорит о том, что его размер не превосходит 3500 км. Можно предполагать, что у таких больших объектов есть атмосфера. Ведь и Плутон, диаметр которого около 2290 км, окружен атмосферой и отражает около 60% солнечного света.

В любом случае, объект 2003 UB₃₁₃ не может быть абсолютно отражающим. Даже при невероятном альбедо 90% его размер составил бы 2330 км – больше Плутона. Если он отражает столько же света, сколько Плутон (60%), его диаметр равен 2860 км – на четверть больше девятой планеты.

Вот сводка информации обо всех трех новых объектах. В первой колонке - временное обозначение, принятое Центром Малых Планет, во второй - внутреннее имя, присвоенное объекту группой Брауна.

Официальное	Неофициальное	Кто открыл	Где	Первый снимок
2003 EL61	K40506A	Ортис и др.	Исп.	7 мар 2003
2003 UB313	K31021C	Браун и др.	США	21 окт 2003
2005 FY9	K50331A	Браун и др.	США	31 мар 2005

Далее - местонахождение объектов, блеск в звездных величинах, текущее расстояние от Земли в астрономических единицах (1 а.е. = 149.6 млн км), интервал расстояний от Солнца и период в годах.

Обозначение	Созвездие	Блеск	Расст	Орбита	Период
2003 EL61	Вол. Вер.	17.7	51.6	35.2-51.5	285
2003 UB313	Кит	18.9	96.6	37.8-97.6	557
2005 FY9	Вол. Вер.	17.4	52.5	38.7-52.8	309

(Вол. Вер. - Волосы Вероники)

Все три объекта сейчас находятся вблизи самых далеких точек своих орбит, поэтому условия их наблюдений одни из самых неблагоприятных за несколько столетий. В следующей таблице приведены абсолютная звездная величина объектов H0 и интервал изменения блеска в противостоянии. Для сравнения в последней строке даны те же данные для Плутона.

Обозначение	H_0	Блеск
2003 EL61	0.4	15.9-17.6
2003 UB313	-1.1	14.7-18.8
2005 FY9	0.1	16.0-17.4
Плутон	-0.7	14.1-16.3

Таким образом, новые объекты иногда могут становиться ярче девятой планеты. В данный момент 2003 UB₃₁₃ находится дальше Седны, при этом превосходя ее в блеске почти в десять раз. Несмотря на свою выдающуюся яркость для пояса Койпера, эти тела не были обнаружены раньше из-за очень большого наклонения к плоскости эклиптики (28, 44 и 29 градусов соответственно). Для сравнения, орбита Плутона наклонена к земной на 17 градусов. К тому же в год своего открытия он пересекал эклиптику в созвездии Близнецов. В Волосах Вероники или Ките его просто не стали бы искать. 2005 FY₉ до 2002 года находился в Большой Медведице, а в 2029-2030 окажется в Волопасе.

Плутон повержен. На очереди Меркурий?

Итак, через 75 лет после открытия Плутона обнаружен объект, превосходящий его в размерах. Остается открытым вопрос - есть ли в Солнечной системе другие подобные или даже более крупные тела на орбитах с еще большим наклонением. Не исключено, что в ближайшие годы будут найдены объекты крупнее Меркурия (4880 км) и даже Марса (6790 км).

Пока что с новой силой развернулись споры о том, считать ли планетой Плутон. После открытия 2003 UB₃₁₃ у сторонников этой точки зрения остался единственный аргумент - исторический. Плутон давно уже не уникален тем, что имеет спутник. Теперь же он и не самый большой за орбитой Нептуна. Кроме того, если первые восемь планет занимают главенствующее положение каждая в своей области Солнечной системы, то Плутон является лишь одним из многих тел, орбиты которых пересекаются друг с другом и с орбитой Нептуна. В этом смысле Меркурию ничего не грозит. А вот Плутон все больше и больше превращается в одно из многих тел пояса Койпера, который намного превосходит главный пояс астероидов. Можно сказать, ему просто повезло, что его открыли в 1930 году. Ведь первый астероид Цереру тоже сначала называли планетой. Но только до тех пор, пока через год не открыли Палладу, а затем Юнону и Весту. А к тому, что Плутон - планета, за 75 лет успели привыкнуть.

- Иллюстрации подготовлены с помощью программы StarCalc Александра Завалишина.