Удивительная космология - Шильник Лев (читать хорошую книгу полностью TXT) 📗
Надо сказать, что Плутон и Харон представляют собой совершенно уникальный тандем среди других планет Солнечной системы. Они очень близки по размерам (2300 и 1200 километров соответственно) и расположены на небольшом расстоянии друг от друга. Соотношение их масс тоже является беспрецедентно высоким, поскольку Плутон всего в восемь раз тяжелее Харона. Для сравнения: Луна, которая традиционно считается весьма крупным спутником, в 81 раз легче Земли, да и расположена гораздо дальше. Аналогичные соотношения масс других планет Солнечной системы и их спутников дают несопоставимо меньшие величины. Скажем, спутники Юпитера (не говоря уже о спутниках Марса) уступают ему по массе в несколько тысяч раз. С другой стороны, Плутон и Харон ощутимо различаются по параметру средней плотности, что позволяет задуматься об их независимом происхождении. Поэтому большинство астрономов полагают, что Плутон и Харон – двойная карликовая планета.
Совокупность всех этих обстоятельств – чрезвычайно вытянутая орбита девятой планеты, сильно наклоненная к эклиптике, ее очень небольшие диаметр и масса, наличие крайне нестандартного спутника – в конце концов побудили специалистов решительно и бесповоротно изгнать Плутон из числа планет Солнечной системы и поместить его в список объектов пояса Койпера (ОПК).
Читатель уже столько раз встретился на страницах этой книги с транснептуновыми объектами (или объектами пояса Койпера, что практически одно и то же), что настало время поговорить о далеких окрестностях Солнечной системы более обстоятельно. Если бы некий межзвездный скиталец посмотрел на Солнечную систему со стороны, он бы увидел, что она окружена сферическим облаком протопланетных тел, роем каменных и ледяных глыб сравнительно небольших размеров. По некоторым оценкам, их там насчитывается несколько миллиардов, а суммарная масса этих небесных тел сопоставима с массой Юпитера. Эту сферическую оболочку, удаленную на 20–50 тысяч астрономических единиц от Солнца, назвали облаком Оорта в честь ее первооткрывателя, голландского астронома Яна Хендрика Оорта. Вспомним, что одна астрономическая единица (1 а. е.) – это среднее расстояние от Земли до Солнца, составляющее около 150 миллионов километров. Таким образом, облако Оорта расположено чудовищно далеко – в 20–50 тысяч раз дальше от Солнца, чем Земля. Даже Плутон находится в тысячу раз ближе, поскольку афелий его орбиты лежит «всего» в 50 астрономических единицах от нашего светила. Такие расстояния уже не имеет смысла измерять в километрах, потому что от обилия нулей начинает рябить в глазах. Дабы вы, читатель, могли сколько-нибудь наглядно представить себе эти просторы, достаточно сказать, что центральная часть облака Оорта лежит в половине светового года от земного наблюдателя. Проксима Центавра, ближайшая к нам звезда, находится всего лишь в восемь раз дальше.
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).
