Istochnik (na angliiskom yazyke):
ApJ Letters (pdf, 330 Kb)
16 marta 2004 goda

SEDNA - pervaya planeta iz vnutrennei chasti oblaka Oorta?

Sprava vverhu: 48-dyuimovyi teleskop sistemy Shmidta Palomarskoi observatorii, na kotorom v techenii treh let posledovatel'no byli otkryty: Kvavar (iyun' 2002, klassicheskii ob'ekt poyasa Koipera diametrom okolo 1250 km), Sedna (noyabr' 2003, "nechto" diametrom ne bol'she, no i ne sil'no men'she 1700 km) i planeta 2004 DW (fevral' 2004, rezonans iz semeistva plutino s vozmozhnym diametrom v diapazone 840-1800 km).

Avtorskaya stat'ya
Maikl Braun, Chedvik Truhil'o, Devid Rabinovic
16 marta 2004 goda

Nami otkryta malaya planeta 2003 VB12 (populyarnoe imya Sedna) - samyi dalekii ob'ekt Solnechnoi sistemy iz naidennyh k nastoyashemu vremeni. Starye snimki 2001, 2002, 2003 godov, na kotoryh ee udalos' naiti, pozvolili nam utochnit' orbitu Sedny. Ona okazalas' ochen' vytyanutoi, i pri etom polnost'yu lezhashei za predelami poyasa Koipera: ee bol'shaya poluos' ravna 480±40 a.e. i perigeliinoe rasstoyanie 76±4 a.e.

Takaya orbita neozhidanna dlya nashego segodnyashnego ponimaniya Solnechnoi sistemy. Ona mozhet byt' libo (1) rezul'tatom rasseyaniya na eshe neotkrytoi dalekoi transplutonovoi planete, libo (2) rezul'tatom vozmusheniya so storony proshedshei predel'no blizko zvezdy, libo, nakonec, (3) rezul'tatom obrazovaniya Solnechnoi sistemy v tesnom zvezdnom skoplenii.

Vo vseh etih scenariyah skoree vsego dolzhna sushestvovat' eshe odna znachitel'naya populyaciya transneptunovyh ob'ektov pomimo teh, kotorye nam izvestny v poyase Koipera (klassicheskie ob'ekty poyasa Koipera, rezonansy i rasseyannye ob'ekty poyasa Koipera). Prichem v dvuh naibolee veroyatnyh scenariyah Sedna poluchaet nailuchshee ob'yasnenie kak ob'ekt vnutrennei chasti oblaka Oorta.

Ris. 1. Eskimosskaya boginya morya Sedna, v chest' kotoroi poluchila svoe imya (poka neoficial'noe) dalekaya transplutonovaya planeta 2003 VB12. Soglasno eskimosskim mifam, Sedna obitaet v temnyh glubinah holodnogo Severnogo ledovitogo okeana. Astronomy sochli, chto horoshim nebesnym analogom etih raionov kak raz i yavlyayutsya dalekie okrainy Solnechnoi sistemy za predelami poyasa Koipera.

Ris. 2. Pervootkryvatel' planety Maikl Braun isprosil u eskimosskoi bogini morya Sedny nebol'shoe lakomstvo v chest' svoego otkrytiya. Sudya po vsemu, ona ne ostavlila ego bez nagrady.

Vvedenie

Planetarnaya zona Solnechnoi sistemy (tak nazyvaetsya zona pochti krugovyh orbit s nizkim nakloneniem k ekliptike) po vsei vidimosti zakanchivaetsya na rasstoyanii okolo 50 a.e. ot Solnca. Eta cifra kak raz otmechaet vneshnii krai klassicheskogo poyasa Koipera. Kak izvestno, mnozhestvo tel iz planetarnoi zony s sil'no ekscentrichnymi orbitami - komety i rasseyannye ob'ekty poyasa Koipera - uspeshno peresekayut etu granicu, odnako ih perigelii pri etom vsegda ostayutsya v predelah planetarnoi zony.

Daleko za ee predelami nahoditsya carstvo komet. Astronomy polagayut, chto mnozhestvo etih ledyanyh tel naselyaet gipoteticheskoe oblako Oorta, rasstoyanie do kotorogo mozhet sostavlyat' okolo 10 tysyach a.e. L'vinaya dolya komet etogo gipoteticheskogo oblaka veroyatno prebyvaet tam neopredelenno dolgo, i lish' vozmushenie so storony prohodyashih blizko zvezd ili galakticheskie prilivnye effekty inogda narushayut orbity nekotoryh iz nih, zastavlyaya vtorgat'sya vo vnutrennie oblasti Solnechnoi sistemy. Zdes' ih i otkryvayut astronomy pod vidom novyh dolgoperiodicheskih komet.

Takim obrazom poluchaetsya, chto lyuboi izvestnyi nyne ili ozhidaemyi v budushem ob'ekt Solnechnoi sistemy dolzhen obladat' kak minimum odnim iz dvuh svoistv: libo ego perigelii lezhit vnutri planetarnoi zony, libo ego afelii nahoditsya v oblake Oorta (vozmozhno i to, i drugoe srazu).

S noyabrya 2001 goda my s kollegami nachali sistematicheskii obzor neba v poiskah dalekih medlenno dvizhushihsya ob'ektov na 48-dyuimovom teleskope sistemy Shmidta Palomarskoi observatorii pri pomoshi novoi shirokougol'noi PZS-kamery QUEST. Etot obzor rasschitan priblizitel'no na 5 let i dolzhen pokryt' bol'shuyu chast' neba, dostupnuyu dlya teleskopov Palomarskoi observatorii. Posle zaversheniya on stanet krupneishim obzorom neba, nacelennym na poisk dalekih dvizhushihsya ob'ektov, provedennym so vremen analogichnogo obzora, vypolnennogo eshe pervootkryvatelem Plutona Klaidom Tombo (1961). Glavnaya cel' nashego obzora: poisk teh redkih krupnyh ob'ektov poyasa Koipera, kotorye byli propusheny v lokal'nyh, no bolee chuvstvitel'nyh obzorah, prinesshih nam osnovnuyu massu otkrytyh za poslednie dvenadcat' let slabyh ob'ektov poyasa Koipera.

Ris. 3. Kupol 48-dyuimovogo teleskopa sistemy Shmidta (gora Palomar, 1700 m nad urovnem morya). Pole zreniya etogo unikal'nogo instrumenta - 36 kvadratnyh gradusov, chto pozvolyaet s vysokoi effektivnost'yu provodit' samye raznoobraznye obzory neba.

Ris. 4. Novaya 172-megapiksel'naya kamera QUEST, ustanovlennaya v fokuse 48-dyuimovogo palomarskogo Shmidta, stala deistvitel'no mashinoi velikih otkrytii. Pod dvumya pryamougol'nymi shtorkami skryvaetsya celoe pole PZS-matric (122 shtuki), obshei ploshad'yu 25 h 20 sm. Imenno na nih brosili svoi tusklyi svet Kvavar, Sedna i planeta 2004 DW, vydav svoe sushestvovanie. Tem ne menee dazhe takoi gigantskii priemnik sveta, kak kamera QUEST, ne pokryvaet polnost'yu chistoe (nevin'etirovannoe) pole zreniya teleskopa poperechnikom 5.4°. Kamera Shmidta - velikaya vesh'!

Imenno v ramkah etogo obzora 14 noyabrya 2003 goda my vpervye uvideli Sednu, kotoraya na treh posledovatel'nyh snimkah, sdelannyh s intervalom v poltora chasa, peremestilas' vsego na 4.6 uglovyh sekundy. Na takom korotkom intervale vremeni smeshenie transneptunovogo ob'ekta, nahodyashegosya pochti v oppozicii k Solncu, opredelyaetsya pochti polnost'yu parallaksom, vyzvannym dvizheniem Zemli po svoei orbite. V etom sluchae my mozhem priblizitel'no ocenit' rasstoyanie do ob'ekta po formule R = 150/delta, gde R - geliocentricheskoe rasstoyanie do ob'ekta v astronomicheskih edinicah, a delta - ego uglovaya skorost' v sekundah dugi za chas. Otsyuda nezamedlitel'no sleduet, chto naidennyi nami ob'ekt udalen ot Solnca priblizitel'no na 100 a.e.! Eto znachitel'no dal'she vneshnei granicy planetarnoi zony (50 a.e.), a takzhe lyubogo iz izvestnyh nam ob'ektov Solnechnoi sistemy. On poluchil vremennoe oboznachenie kak malaya planeta s nomerom 2003 VB12.

Ris. 5. Animaciya iz treh snimkov, sdelannyh 14 noyabrya 2003 goda v 6:32, 8:03 i 9:38 po Vsemirnomu vremeni, na kotoryh byla vpervye zamechena Sedna.

Posleduyushie nablyudeniya za ob'ektom na 0.36-metrovom teleskope Tenagra IV (Arizona), 1.3-metrovom teleskope SMARTS observatorii Serro Tololo i 10-metrovom teleskope imeni Keka, vypolnennye mezhdu 20 noyabrya 2003 goda i 31 dekabrya 2003 goda, pozvolili nam vychislit' predvaritel'nuyu orbitu novoi planety. Dlya etogo my ispol'zovali metod Bernshteina i Kushalani (2000; dalee BK2000), kotoryi razrabotan special'no dlya dalekih ob'ektov Solnechnoi sistemy, a takzhe metod naimen'shih kvadratov, kotoryi svoboden ot vsyakih apriornyh dopushenii otnositel'no vychislyaemoi orbity. Oba metoda nezavisimo dali dalekuyu ekscentrichnuyu orbitu s ob'ektom, priblizhayushimsya seichas k perigeliyu. Tem ne menee poluchennye v nih bol'shie poluosi i ekscentrisitety sil'no razlichalis', i eto razlichie vyzvano estestvennymi ogranicheniyami metodov pri opredelenii orbit kraine medlenno dvizhushihsya ob'ektov pri malyh nablyudaemyh smesheniyah na nebe. Dlya takih nebesnyh tel trebuetsya kak minimum mnogoletnii interval nablyudenii, chtoby poluchit' bolee-menee tochnuyu orbitu, kotorogo u nas ne bylo.

Ris. 6. Pered vami unikal'naya avtomatizirovannaya chastnaya lyubitel'skaya observatoriya "Tenagra", raspolozhennaya v shtate Arizona na vysote 1312 m nad urovnem morya. Ee postroil, a esli govorit' tochnee - voplotil v real'nost' mechtu svoego detstva, professional'nyi arheolog Maikl Shvarc. Uslugami etoi observatorii pol'zuyutsya segodnya mnogie professional'nye astronomy! (Vot uzh deistvitel'no pomosh' lyubitelya professionalam.)

Nesmotrya na to, chto v tekste avtorskoi stat'i upomyanut samyi men'shii 36-sm teleskop observatorii - Tenagra IV (na foto dal'nii belyi kupol), eto skoree vsego opechatka: Sedna s bleskom 21^m takomu instrumentu ne pod silu. Na saite observatori Tenagry skazano, chto Sednu snimal krupneishii 0.81-m teleskop etoi observatorii, kotoryi skryvaetsya pod odnim iz dvuh blizhnih kupolov.

Ris. 7. 0.81-metrovyi teleskop Tenagra II sistemy Richi-Kret'ena, special'no sproektirovannyi dlya polnost'yu avtomatizirovannogo upravleniya. Obespechivaet isklyuchitel'no tochnoe pozicionirovanie i gidirovanie vybrannyh ob'ektov. 5-minutnaya ekspoziciya bez fil'trov zaprosto pozvolyaet teleskopu dostich' zvezd s bleskom 22^m. Zamet'te, chto etot neshutochnyi teleskop Maiklu Shvarcu udalos' spryatat' v deistvitel'no nebol'shoi kupol.

Izobrazheniya Sedny na staryh snimkah

K schast'yu otkrytaya planeta okazalas' dostatochno yarkoi, chtoby popytat'sya naiti ee v arhivnyh snimkah poslednih let. Pri etom, kazhdyi raz nahodya ee na kakom-nibud' starom snimke, my poluchali vozmozhnost' pereschitat' orbitu bolee tochno i pricel'no iskat' ee na snimkah eshe bolee otdalennyh epoh.

Dlya nachala okazalos', chto 30 avgusta i 29 sentyabrya 2003 goda novaya planeta dolzhna byla popast' v pole zreniya vse toi zhe palomarskoi kamery QUEST vo vremya obzornogo skanirovaniya neba, vypolnyaemogo drugoi komandoi astronomov. Ee polozhenie v eti dni byli predskazany po nashim pervonachal'nym orbitam v predelah sovsem nebol'shogo ellipsa oshibok 1.2 h 0.8 uglovyh sekundy (oba metoda, rashodyas' v tochnyh parametrah orbity, tem ne menee dali na etot srok pochti sovpadayushie pozicii). V nem deistvitel'no okazalos' nebesnoe telo sootvetstvuyushego bleska, prichem edinstvennoe. Utochnennaya teper' uzhe na chetyrehmesyachnom intervale orbita pozvolila nam predskazat' polozhenie Sedny eshe ran'she i tak bylo naideno eshe chetyre snimka novoi planety vplot' do sentyabrya 2001 goda.

Popytka vychislit' orbitu na 2000 god i dazhe ran'she dala v itoge neskol'ko veroyatnyh izobrazhenii Sedny na sootvetstvuyushih snimkah, no pri sushestvenno bolee nizkom kachestve dannyh. Po etoi prichine my reshili ih ne rassmatrivat'.

Vychislenie tochnoi orbity

Naibolee veroyatnaya orbita v metode BK2000 po vsei sovokupnosti dannyh na intervale 2001-2003 godov dala sleduyushie parametry orbity:

- tekushee rasstoyanie ot Solnca do Sedny 90.32±0.02 a.e.
- bol'shuyu poluos' a = 480±40 a.e.
- naklonenie orbity k ekliptike i = 11.927°

Na etoi orbite Sedna dostignet perigeliya 22 sentyabrya 2075 goda (±260 dnei), okazavshis' na minimal'nom rasstoyanii ot Solnca 76 a.e. Metod naimen'shih kvadratov dal v celom shozhuyu orbitu s parametrami, ne vyhodyashimi za ramki oshibok metoda BK2000.

Ris. 8. Orbita Sedny. V centre koordinat - Solnechnaya sistema, okruzhennaya roem planet i izvestnyh ob'ektov poyasa Koipera.

Nyneshnee geliocentricheskoe rasstoyanie do Sedny 90 a.e. horosho soglasuetsya s toi prostoi ocenkoi, kotoruyu my sdelali uzhe v noch' otkrytiya. Takim obrazom seichas Sedna okazalas' samym dalekim iz izvestnyh nam telom Solnechnoi sistemy. Pri etom my horosho znaem, chto mnogie komety i ob'ekty poyasa Koipera, dvigayas' po svoim sil'no ekscentrichnym orbitam, rano ili pozdno okazhutsya eshe dal'she ot Solnca, i v etom net nichego neobychnogo. Takim obrazom samo nahozhdenie Sedny na stol' bol'shom udalenii sovsem ne yavlyaetsya chem-to vyzyvayushim dlya nashih predstavlenii o Solnechnoi sisteme.

Delo ne v nem, a v anomal'no bol'shom perigeliinom rasstoyanii! Ved' samyi dalekii perigelii u otkrytyh ranee transneptunovyh ob'ektov sostavlyaet 46.6 a.e. Im obladaet malaya planeta 1999 CL119. Perigelii zhe Sedny ne vpisyvaetsya ni v kakie ramki. Dlya proverki ego nadezhnosti my brosilis' pereschityvat' orbitu Sedny, sluchainym obrazom dobavlyaya 0.8-sekundnyi shum v ee astrometricheskie koordinaty (eto dve srednekvadratichnyh oshibki!). Prodelav etu proceduru 200 raz, my ubedilis', chto poluchayushiisya perigelii na vyhodit iz intervala 73-80 a.e.

Proishozhdenie Sedny

Orbita novoi planety okazalas' ne pohozha ni na kakuyu iz izvestnyh ranee. Ona napominala orbity rasseyannyh ob'ektov poyasa Koipera s toi lish' raznicei, chto ee perigelii okazalsya gorazdo dal'she - nastol'ko daleko, chto obrazovanie takoi orbity nikak nevozmozhno ob'yasnit' rasseyaniem na izvestnyh planetah Solnechnoi sistemy. Edinstvennyi mehanizm, kotoryi mog by pomestit' Sednu na takuyu orbitu, treboval libo vozmusheniya so storony eshe ne otkrytoi dalekoi planety, libo sil, podeistvovavshih na Sednu izvne Solnechnoi sistemy.

1. Rasseyanie na neotkrytoi planete

Rasseyannye ob'ekty poyasa Koipera okazalis' na svoih sil'no ekscentrichnyh orbitah iz-za gravitacionnogo vozdeistviya planet-gigantov Solnechnoi sistemy. V rezul'tate rasseyaniya oni poluchayut raznye porcii energii i tem samym razlichnye bol'shie poluosi, no - i eto vazhno - pochti ne izmenyayut svoego perigeliinogo rasstoyaniya. Schitaetsya, chto ob'ekty, rasseivaemye Neptunom, mogut poluchit' perigeliinoe rasstoyanie ne bolee 36 a.e. Hotya bolee slozhnye vzaimodeistviya, uchityvayushie vozmozhnuyu migraciyu Neptuna v proshlom, inogda pozvolyayut "podnyat'" perigelii rasseyannogo tela do 50 a.e. Takim obrazom do otkrytiya Sedny my imeli neobhodimyi mehanizm dlya ob'yasneniya vseh bez isklyucheniya orbit izvestnyh tel poyasa Koipera, vklyuchaya takie ob'ekty, kak 1999 CL119.

Sedna s perigeliem okolo 76 a.e. ochevidnym obrazom narushila stroinost' obshei kartiny, ibo ne mogla byt' rasseyana ni odnoi iz izvestnyh planet-gigantov. Pervaya mysl', kotoraya prihodit v golovu dlya vosstanovleniya narushennoi kartiny, - eto mysl' o sushestvovanii eshe ne otkrytoi astronomami planety na rasstoyanii okolo 70 a.e., kotoraya rasseivaet dalekie ob'ekty tak zhe, kak eto delaet Neptun v poyase Koipera. Tekushee sostoyanie nashego obzora takovo, chto my pokryli ne menee 80% neba v polose shirinoi 5œ vokrug ekliptiki - oblast' naibolee veroyatnogo nahozhdeniya takoi planety - i nikakoi planety tam ne nashli (Braun i Truhil'o, 2004). Na osnovanii etogo my sklonyaemsya k mysli o tom, chto takoi planety tam skoree vsego net, pri tom, chto samu vozmozhnost' vse eshe ne isklyuchaem.

Esli ona deistvitel'no sushestvuet - ili byla tam kogda-to v proshlom - ee priznaki neizbezhno proyavyatsya v orbital'nyh parametrah teh novyh malyh planet, kotorye budut otkryvat'sya v budushem v toi otdalennoi oblasti. A imenno: oni dolzhny imet' umerennye nakloneniya orbit i perigeliinye rasstoyaniya, blizkie k 76 a.e. (kak u Sedny).

Ris. 9. Vneshnie okrainy Solnechnoi sistemy. Na etoi zaputannoi diagramme izobrazheny obrity izvestnyh k 2000 godu transneptunovyh ob'ektov. Krasnym cvetom - orbity plutino, sinim - orbity klassicheskih ob'ektov poyasa Koipera, chernym - orbity rasseyannyh ob'ektov poyasa Koipera. Vnimatel'noe izuchenie poslednih pokazyvaet, chto ih perigelii vsegda tesnyatsya vblizi orbity Neptuna. Prichina ponyatna: rasseyannoe telo, dvigayas' po zamknutoi ellipticheskoi orbite, vsegda budet vozvrashat'sya v tu zonu, otkuda bylo rasseyano.

Orbita Sedny, ne podchinyayushayasya etomu pravilu, navodit na mysl', chto gde-to za Neptunom vrashaetsya eshe odna planeta - planeta H, kotoraya i "rasseyala" Sednu na sil'no ekscentrichnuyu orbitu s vysokim perigeliem.

2. Blizkii prolet zvezdy

Neobychnaya orbita Sedny vo mnogom napominaet predpolagaemye orbity komet iz oblaka Oorta. Schitaetsya, chto poslednie obrazovalis' v obychnoi solnechnoi sisteme eshe na zare ee sushestvovaniya. Pri tesnyh sblizheniyah s planetami-gigantami v predelah planetarnoi zony oni byli rasseyany na sil'no ekscentrichnye orbity. Esli takaya orbita vynosit kometu na dostatochno bol'shoe rasstoyanie ot Solnca, sluchainye gravitacionnye vozmusheniya so storony blizko prohodyashih zvezd i galakticheskie prilivnye sily mogut izmenit' ee takim obrazom, chto perigelii komety "podnimetsya" daleko za predely planetarnoi zony i takim obrazom poteryaet vsyakuyu svyaz' s samoi planetnoi sistemoi.

Vychisleniya, uchityvayushie ozhidaemuyu chastotu zvezdnyh sblizhenii v okrestnosti Solnca i velichinu galakticheskih prilivnyh sil, pokazyvayut, chto kometa dolzhna imet' bol'shuyu poluos' kak minimum ~10⁴ a.e., prezhde chem nazvannye vneshnie sily nachnut igrat' oshutimuyu rol' (eto rezul'tat byl poluchen eshe Oortom v 1950 godu). Kogda kometa vse zhe uhodit na takie bol'shie rasstoyaniya, ee orbita sushestvenno termalizuetsya: ona poluchaet proizvol'noe naklonenie (raspredelenie naklonenii orbit i stanovitsya izotropnym) i srednii ekscentrisitet okolo 2/3. Ne prekrashayushiesya vozmusheniya mogut vernut' perigelii obratno v planetarnuyu zonu, i togda ob'ekt snova stanovitsya vidimym - kak kometa so vse eshe ogromnoi bol'shoi poluos'yu poryadka 10⁴ a.e.

Ochevidnaya nesovmestimost' standartnoi kartiny obrazovaniya oblaka Oorta i orbity novootkrytoi planety zaklyuchaetsya v ee "karlikovoi" bol'shoi poluosi, kotoroi yavno nedostatochno dlya togo, chtoby vneshnie sily mogli effektivno vozdeistvovat' na orbitu Sedny i sdvinut' ee perigelii.

Predpolozhim, chto kogda-to Sedna byla rasseyana na sil'no vytyanutuyu orbitu odnoi iz gigantskih planet, naprimer, Neptunom. Vychisleniya pokazyvayut, chto telo s bol'shoi poluos'yu 480 a.e. i perigeliem vnutri planetarnoi zony mozhet pod vliyaniem vneshnih sil izmenit' svoe perigeliinoe rasstoyanie za vse vremya zhizni vsego lish' na 0.3%. Bolee sil'noe smeshenie perigeliya u stol' krepko privyazannogo k Solncu tela (po sravneniyu s kometami oblaka Oorta) vozmozhno tol'ko v rezul'tate gorazdo bolee tesnogo zvezdnogo sblizheniya, chem mozhno ozhidat' v nyneshnei galakticheskoi okrestnosti Solnechnoi sistemy.

Lish' malaya chast' geometricheski vozmozhnyh konfiguracii zvezdnyh sblizhenii v sostoyanii tak izmenit' orbitu rasseyannyh ob'ektov poyasa Koipera, chtoby oni stali bol'she napominat' orbity tel iz oblaka Oorta. Odin iz primerov - prolet zvezdy solnechnoi massy na skorosti 30 km/s perpendikulyarno ploskosti ekliptiki na rasstoyanii vsego 500 a.e. ot nashego svetila. Takoe sblizhenie mozhet prevratit' orbitu s perigeliinym rasstoyaniem ~30 a.e. i bol'shoi poluos'yu 480 a.e. v orbitu s perigeliinym rasstoyaniem 76 a.e., sohraniv bol'shuyu poluos' neizmennoi (drugimi slovami, perevesti rasseyannyi ob'ekt poyasa Koipera na orbitu Sedny).

Neobhodimost' v osoboi geometrii sblizheniya ne udivitel'na, no dopustim chto ono bylo imenno takim.

Gorazdo trudnee ob'yasnit' tot fakt, chto v usloviyah nyneshnego zvezdnogo okruzheniya Solnechnoi sistemy mozhno ozhidat' lish' odno stol' blizkoe prohozhdenie drugoi zvezdy za vse vremya sushestvovaniya nashei planetnoi sistemy.

Esli by chislennost' populyacii rasseyannyh ob'ektov poyasa Koipera na sil'no ekscentrichnyh orbitah (s bol'shimi poluosyami kak u Sedny) byla by vsegda vysokoi, fakt unikal'nosti takogo sblizheniya ne vyzyval by voprosov - ono moglo sluchit'sya v lyuboi moment za proshedshie 4.5 mlrd. let i sdelat' svoe delo. Odnako v real'nosti chislo takih sil'no vytyanutyh rasseyannyh orbit (perigelii kotoryh mozhno "pripodnyat'" do urovnya Sedny i poluchit' chisto sednovskuyu orbitu) dolzhno bylo byt' vysokim tol'ko v rannyuyu epohu istorii Solnechnoi sistemy - kogda ona aktivno raschishalas' ot ledyanyh planetezimalei i aktivno zaselyala oblako Oorta. V svete etogo, veroyatnost' sverhtesnogo sblizheniya Solnca s drugoi zvezdoi imenno v etot korotkii moment sushestvovaniya Solnechnoi sistemy vyglyadit ochen' nizkoi.

Tem ne menee, esli takoe sblizhenie i vpravdu imelo mesto, ego priznaki tozhe bezoshibochno proyavyatsya v orbital'nyh parametrah vseh ob'ektov, kotorye budut otkryvat'sya v etoi oblasti vposledstvii. A imenno, esli vse tela vo vnutrennei chasti oblaka Oorta budut imet' parametry orbit, sovmestimye s geometriei unikal'nogo sobytiya blizkogo proleta zvezdy, budet ochevidno, chto my imeem delo s zapechatlennymi v nih priznakami etogo sobytiya.

3. Obrazovanie Solnechnoi sistemy v zvezdnom skoplenii

Tesnye zvezdnye sblizheniya mogli proishodit' gorazdo chashe v rannyuyu epohu sushestvovaniya Solnechnoi sistemy, esli Solnce rodilos' vnutri zvezdnogo skopleniya. K tomu zhe v etih usloviyah otnositel'nye skorosti zvezd pri sblizheniyah dolzhny byli byt' sushestvenno men'shimi, chto privodilo by k gorazdo bolee moshnym dinamicheskim effektam. Chislennoe modelirovanie, vypolnennoe Dzh.Fernandesom i A.Brunini v 2000 godu, pokazalo, chto mnozhestvennye, medlennye, umerenno blizkie sblizheniya vpolne mogut perevodit' rasseyannye ob'ekty poyasa Koipera na orbity, shozhie s orbitoi Sedny.

Etot process identichen predpolagaemomu processu obrazovaniya bolee udalennogo oblaka Oorta, s toi lish' raznicei, chto v bolee tesnom zvezdnom okruzhenii kometam (ili planetezimalyam) net nuzhdy imet' stol' ogromnye bol'shie poluosi orbit dlya togo, chtoby nachali rabotat' vneshnie vliyaniya. Raschety Fernandesa i Brunini predskazyvayut, chto formirovanie Solnechnoi sistemy v usloviyah tesnogo zvezdnogo okruzheniya dolzhno napolnit' vnutrennyuyu chast' oblaka Oorta celoi populyaciei ob'ektov s bol'shimi poluosyami ~10² - ~10³ a.e., perigeliyami v shirokom intervale ~50 - ~10³ a.e., bol'shimi ekscentrisitetami (v srednem 0.8) i shirokim raspredeleniem naklonenii (FWHM ~90°).

My schitaem etot scenarii naibolee pravdopodobnym dlya ob'yasneniya orbity novootkrytoi planety. Rozhdenie Solnechnoi sistemy v zvezdnom skoplenii - vpolne logichnoe predpolozhenie, kosvennye svidetel'stva kotorogo naideny i v drugih ee osobennostyah (Goswami & Vanhala, 2000). Esli etot scenarii okazhetsya istinnym, orbity ob'ektov, otkryvaemyh vposledstvii v etoi oblasti, budut bezoshibochno otrazhat' rannyuyu epohu zhizni Solnechnoi sistemy v skoplenii. Oni budut imet' shirokii razbros naklonenii i perigeliinyh rasstoyanii, no ne budut ukladyvat'sya v ramki geometrii odnogo unikal'nogo zvezdnogo sblizheniya. Bolee togo, chislennye raschety Fernandesa i Brunini pokazyvayut, chto tochnoe raspredelenie orbit vo vnutrennei oblasti oblaka Oorta budet otrazhat' razmery roditel'skogo zvezdnogo skopleniya!

Ris. 10. Trudno poverit', chto za vneshnei granicei poyasa Koipera est' miry, nikogda ne sblizhayushiesya s Solnechnoi sistemoi, s kotoryh ona vidna kak na ladoni. Tem ne menee, otkrytie Sedny pokazyvaet, chto eto tak. Bolee togo, mozhet okazat'sya, chto ih tam prevelikoe mnozhestvo i sredi nih est' ves'ma krupnye ekzemplyary.

Itogi

Kazhdyi iz treh opisannyh scenariev poyavleniya v Solnechnoi sisteme Sedny nakladyvaet svoi nepovtorimye trebovaniya na dinamicheskie harakteristiki dalekoi populyacii transneptunovyh ob'ektov za predelami poyasa Koipera. Pokuda otkryt tol'ko odin takoi ob'ekt, parametry ego orbity ne pozvolyayut nam predpochest' ni odnu iz gipotez. No kak tol'ko posleduyut novye otkrytiya, neopredelennost' mozhet rastvorit'sya na glazah.

Mozhno dazhe grubo prikinut', kak skoro eto sluchit'sya. Prezhde otkrytiya Sedny v ramkah nashego obzora, my natolknulis' na 40 novyh ob'ektov poyasa Koipera. Dopuskaya, chto raspredelenie po razmeram v dalekoi populyacii sednopodobnyh ob'ektov takoe zhe kak v poyase Koipera, sledovalo by ozhidat', chto drugie obzory neba pokazhut takoe zhe sootnoshenie v dole otkryvaemyh ob'ektov - 1:40 - esli oni, konechno, stol' zhe chuvstvitel'ny k medlenno dvizhushimsya ob'ektam. Chislo otkrytyh transneptunov na 15 marta 2004 goda sostavilo 831 shtuku. Vyhodit, k etomu zhe sroku astronomy uzhe dolzhny byli imet' v svoih katalogah okolo 20 sednopodobnyh tel!

Pri vse grubosti etoi ocenki, nedobor vopiyushii. Sledovatel'no, libo bol'shinstvo obzorov neba, napravlennyh na poiski malyh planet za Neptunom, nechuvstvitel'ny k medlenno dvizhushimsya telam (1.5 uglovyh sekundy v chas dlya Sedny), libo nalico yavnaya perenaselennost' vnutrennei chasti oblaka Oorta sravnitel'no yarkimi telami (oblast', prityagatel'naya dlya krupnyh planet?). V lyubom sluchae, nam kazhetsya, chto novye ob'ekty v oblasti Sedny budut otkryty ochen' skoro.

Poka etogo ne proizoshlo, mozhno skazat', chto na pervyi vzglyad tretii scenarii (rozhdenie Solnechnoi sistemy v plotnom zvezdnom skoplenii) vyglyadit naibolee pravdopodobnym. V etom scenarii oblako Oorta dolzhno byt' zapolneno ot samyh dalekih predpolagaemyh okrain (okolo 10⁵ a.e.) i vplot' do blizkih okrestnostei poyasa Koipera (to est' do Sedny). Krome togo, v ramkah etogo scenariya massa oblaka Oorta dolzhna byt' vo mnogo raz bol'she, chem schitalos' ranee, a ozhidaemaya populyaciya krupnyh ob'ektov, tipa Sedny, budet nemaloi. Nash obzor mozhet zametit' Sednu ne bolee chem na 1% ee orbity - okolo perigeliya. Eto znachit, chto na kazhduyu otkrytuyu Sednu est' eshe okolo 100 ei podobnyh, kotorye seichas nahodyatsya daleko i nedostupny kamere QUEST. Bol'she togo, pochti izotropnoe raspredelenie naklonenii orbit sednopodobnyh planet privodit k tomu, chto na kazhduyu otkrytuyu Sednu dolzhno byt' eshe okolo 5 takih zhe yarkih, kotorye v dannyi moment nahodyatsya vysoko nad ekliptikoi i prosto eshe ne popali v 5-gradusnuyu polosu, kotoruyu my uspeli otsnyat'. Vse vmeste eto oznachaet, chto otkrytie lish' odnoi Sedny samo po sebe predskazyvaet sushestvovanie celoi populyacii podobnyh tel chislennost'yu okolo 500 ob'ektov. Esli dlya ob'ektov iz vnutrennei chasti oblaka Oorta raspredelenie po razmeram vse-taki podobno poyasu Koipera, obshaya massa etoi populyacii sostavit okolo 5 zemnyh. Nevidimaya populyaciya tel s eshe bol'shimi perigeliyami, chem u Sedny, skoree vsego, dolzhna byt' eshe mnogochislennei.

Ochevidno, posleduyushie otkrytiya transneptunovyh tel s orbitami, lezhashimi celikom za predelami poyasa Koipera, pozvolyat ne tol'ko vybrat' odin iz opisannyh scenariev, no i prolit' svet na rannyuyu istorii obrazovaniya Solnechnoi sistema voobshe.

sokrashennyi perevod:
A.I.D'yachenko, obozrevatel' zhurnala "Zvezdochet"

Nemnogoe mozhno dobavit' k skazannomu vyshe. Osnovnuyu chast' vremeni eta planeta provodit na ochen' bol'shom udalenii ot Solnechnoi sistemy - nedaleko ot afeliya, do kotorogo okolo 900 a.e. V zonu dosyagaemosti palomarskogo shmidta ona vozvrashaetsya lish' raz v 10500 let.

Chto kasaetsya razmerov, to posle neudachnoi popytki razglyadet' Sednu s pomosh'yu kosmicheskogo infrakrasnogo teleskopa imeni Spitcera, astronomy poluchili verhnyuyu ocenku na ee diametr - ne bolee 1700 km. Odnovremenno eto nakladyvaet ogranichenie snizu na ee al'bedo - poverhnost' Sedny dostatochno horosho otrazhaetsya solnechnye luchi po sravneniyu s drugimi telami poyasa Koipera, chto samo po sebe neozhidanno. Legko ob'yasnit' vysokii koefficient otrazheniya poverhnosti takih transneptunov, kak Pluton: v perigelii oni priblizhayutsya k Solncu dostatochno blizko, chtoby obnovit' svoi ledyanoi pokrov (nekotorye gazy sublimiruyutsya, posle chego namerzayut snova). Kak "uhazhivaet" za svoei poverhnost'yu Sedna - poka vopros.

Polnoi zagadkoi okazalsya takzhe i neobychno krasnyi cvet ee poverhnosti. Po itogam nablyudeniya Sedny na 1.3-metrovom teleskope SMARTS observatorii Serro Tololo (Chili), Maikl Braun sdelal vyvod o tom, chto Sedna yavlyaetsya odnim iz samyh krasnyh ob'ektov Solnechnoi sistemy, vozmozhno stol' zhe krasnym, kak Mars!

I, nakonec, o dvoistvennosti Sedny. Eta krasivaya dogadka gruppy Brauna, kazhetsya poterpela fiasko. A nachalos' vse s togo, chto nablyudeniya Sedny na tom zhe 1.3-metrovom teleskope pozvolili emu poluchit' krivye bleska maloi planety, kotorye svidetel'stvovali o ee chrezvychaino medlennom vrashenii - sutki na Sedne tyanutsya ne menee 20 zemnyh dnei.

Dal'neishie rassuzhdeniya Brauna ochevidny: tipichnye periody vrasheniya lyubyh odinochnyh asteroidov, bud' to v glavnom poyase ili v poyase Koipera, obychno izmeryayutsya chasami. Bolee togo, dazhe sredi krupnyh planet tol'ko Merkurii i Venera obrashayutsya medlennee Sedny (Merkurii zatormozhen prilivnym vozdeistviem Solnca, a vot s Veneroi yasnosti do sih por net). Medlennoe vrashenie sredi izvestnyh tel Solnechnoi sistemy pochti vsegda ob'yasnyaetsya dvoistvennost'yu. Kak naprimer v sluchae Plutona ili nekotoryh dvoinyh asteroidov. Braun ne somnevalsya, chto Habbl, sposobnyi razglyadet' dazhe nebol'shuyu lunu ryadom s Sednoi, podtverdit etu gipotezu.

Ris. 11. Hudozhnik, vosprinyavshii ideyu Maikla Brauna o dvoistvennosti Sedny, dobavil k ee izobrazheniyu kroshechnuyu lunku. Tem ne menee kamera vysokogo razresheniya ACS HRC orbital'nogo teleskopa im. Habbla uvidela lish' odinochnyi ob'ekt (foto vnizu).

No Habbl ee ne podtverdil. Pri tom, chto emu byla by dostupna dazhe kroshechnaya luna, kotoraya imeet diametr v 10 raz men'shii samoi Sedny. Ob'yasneniya dva: libo luna Sedny sluchaino okazalas' na odnom luche zreniya s samoi planetoi (vse 35 ekspozicii Habbl delal v odin den' - 16 marta 2004 goda), chto maloveroyatno, libo astronomy dolzhny iskat' drugoe ob'yasnenie tormozheniyu Sedny. Kak i gde ego iskat'? Poka ne ochen' ponyatno.

Veroyatnost' togo, chto luna Sedny spryatalas' 16 marta 2004 goda za ee diskom deistvitel'no ischezayushe mala, uchityvaya to, chto sputnik Sedny, obrashayushiisya vokrug nee na sinhronnoi orbite (licom k licu, kak v sluchae Plutona i Harona) s periodom ne menee 20 sutok, dolzhen nahodit'sya na bol'shom rasstoyanii ot Sedny - ne menee 10000 km. Na takoi orbite on soidet s diska Sedny dazhe v techenii odnogo dnya.

Kakie perspektivy u komandy Brauna? Ploshad' uzkoi polosy neba vdol' ekliptiki, kotoruyu oni izuchili, prezhde chem natknulis' na Sednu, sostavlyaet 15% ot obshei ploshadi neba, dostupnogo s gory Palomar. Uchityvaya, chto orbity sednopodobnyh tel mogut imet' dostatochno vysokie nakloneniya, mozhno ozhidat', chto uzhe v ramkah tekushego obzora, vypolnyaemogo na 48-dyuimovom Shmidte Palomarskoi observatorii v svyazke s kameroi QUEST, komanda Brauna otyshet eshe neskol'ko takih planet. A Sednu teper' budut pristal'no izuchat' s samyh krupnyh nazemnyh teleskopov, poetomu ne isklyucheno, chto v blizhaishee vremya my uznaem o nei chto-to novoe.

A.I.D'yachenko, obozrevatel' zhurnala "Zvezdochet"