Devintosios planetos medžioklė – kodėl iki šiol jos niekas nerado? Mokslininkai turi net kelias versijas, kas tai galėtų būti (Foto)

Percivalis Lowellas buvo žmogus, pridaręs daugybę klaidų.

XIX a. kelionių rašytojas ir verslininkas – pasakiškai turtingas, amžinai ūsuotas ir dažnai vilkintis elegantiškus trijų dalių kostiumus – perskaitė knygą apie Marsą ir tuo remdamasis nusprendė tapti astronomu. Per kelis dešimtmečius jis pateikė daugybę beprotiškų teiginių.

Pirmiausia jis buvo įsitikinęs, kad marsiečiai egzistuoja – ir net manė, kad juos surado (žinoma, taip nebuvo). Kiti užfiksavo keistas linijas, raižančias planetą, ir P.Lowellas iškėlė prielaidą, kad tai buvo kanalai, pastatyti kaip paskutinis mirštančios civilizacijos bandymas išgauti vandenį iš poliarinių ledynų.

Savo turtus jis panaudojo observatorijos statyboms, kad galėtų geriau į tokius dalykus įsižiūrėti. Paaiškėjo, kad tai tebuvo optinė iliuzija, kurią sukūrė Marso kalnai ir krateriai, į juos žiūrint pro prastos kokybės teleskopus.

P.Lowellas taip pat manė, kad Veneros planeta turi stipinus – jo užrašuose jie matomi kaip voratinklinės linijos, kylančios iš jos centro (žinoma, iš tiesų taip irgi nėra). Nors jo padėjėjai bandė jas rasti, atrodė, kad tik P.Lowellas sugeba įžvelgti šią netikėtą detalę. Dabar manoma, kad tai buvo šešėliai, kuriuos metė jo paties akių rainelės, kai jis žiūrėjo per teleskopą.

Tačiau labiausiai P.Lowellas buvo pasiryžęs surasti devintąją mūsų Saulės sistemos planetą – hipotetinę „planetą X“, kuri, kaip tuo metu manyta, buvo atsakinga už toliausiai nuo Saulės nutolusių žinomų planetų – mėlynų ledinių milžinų Urano ir Neptūno – klaidžiojančias orbitas. Nors jis taip ir neatrado šios fantominės planetos, paieškos truko visą paskutinį jo gyvenimo dešimtmetį, o po kelių nervinių sukrėtimų jis mirė, sulaukęs 61 metų.

Jis nežinojo, kad 2021 m. šios paieškos vis dar bus tęsiamos – tik su keliais pakeitimais.

Netikras pėdsakas

Neapkentęs savo mirtingumo, P.Lowellas testamentu paliko milijoną dolerių planetos X paieškoms. Po trumpos pertraukos – teisinės kovos su našle Constance Lowell – jo observatorija tęsė paieškas.

Praėjus vos 14 metų, 1930 m. vasario 18 d., jaunas astronomas žiūrėjo į dvi žvaigždėmis nusėto dangaus nuotraukas – ir tarp jų pastebėjo dėmelę. Tai buvo mažytis pasaulis. Jis surado Plutoną, kurį laiką laikytą sunkiai pasiekiama planeta X.

Deja, netrukus mokslininkai suprato, kad tai negalėjo būti tai, ko ieškojo P.Lowellas, – planeta nebuvo pakankamai didelė, kad išstumtų Neptūną ir Uraną iš jų teisėtų pozicijų. Plutonas buvo tik įsibrovėlis, atsitiktinai atsidūręs toje vietovėje.

Galutinis smūgis planetai X buvo suduotas 1989 m., kai kosminis aparatas „Voyager 2“ praskriejo pro Neptūną ir atskleidė, kad jis yra truputį lengvesnis, nei kas nors manė iš pradžių. Atsižvelgdamas į tai, galiausiai vienas NASA mokslininkas apskaičiavo, kad išorinių planetų orbitos visą laiką turėjo prasmę. P.Lowellas inicijavo paieškas, kurios niekada neturėjo pagrindo.

Tačiau kaip tik tuo metu, kai paslėptos planetos koncepcijos buvo atsisakyta, ir buvo padėtas pagrindas jai atgimti.

Pasak NASA, 1992 m. du astronomai, kurie daugelį metų „atkakliai tyrinėjo dangų, ieškodami neaiškių objektų už Neptūno“, atrado Kuiperio juostą. Šis kosminis sustingusių objektų kevalas, besitęsiantis iškart už Neptūno orbitos, yra vienas didžiausių Saulės sistemos objektų. Manoma, jog juosta tokia didelė, kad joje yra šimtai tūkstančių didesnių nei 100 km skersmens objektų, o taip pat iki trilijono kometų.

Netrukus mokslininkai suprato, kad Plutonas vargu ar yra vienintelis didelis objektas Saulės sistemos išorėje – ir ėmė abejoti, ar jis išvis yra planeta. Tada jie atrado Sedną (maždaug 40 proc. Plutono dydžio), Kvazarą (maždaug pusės Plutono dydžio) ir Eridę (beveik tokio pat dydžio, kaip Plutonas). Tapo aišku, kad astronomams reikia naujo apibrėžimo.

2006 m. Tarptautinė astronomų sąjunga balsavo už tai, kad Plutono statusas būtų sumažintas iki „nykštukinės planetos“, kartu su kitomis naujomis planetomis. Kalifornijos technologijos instituto (angl. Caltech) planetų astronomijos profesorius Mike'as Brownas, vadovavęs komandai, kuri atrado Eridę, iki šiol vadinamas „žmogumi, kuris nužudė Plutoną“. Devintosios planetos nebeliko.

Vaiduokliškas parašas

Tuo pat metu šių objektų atradimas atskleidė naują svarbią užuominą, padėsiančią ieškant paslėptosios planetos.

Pasirodo, Sedna juda ne taip, kaip visi tikėjosi – elipsiniais žiedais aplink Saulę, iš Kuiperio juostos. Vietoje to ši nykštukinė planeta keliauja keistu ir netikėtu keliu, lyg sūpuodamasi – pradėdama ten, kur ją nuo mūsų Saulės sistemos centro skiria vos 76 atstumai nuo Žemės iki Saulės, ir baigdama ten, kur ją nuo minėto centro skiria net 900 tokių atstumų. Jos orbita tokia vingiuota, kad jai įveikti prireikia 11 000 metų – paskutinį kartą, kai Sedna buvo dabartinėje padėtyje, žmonės buvo ką tik atradę žemdirbystę.

Atrodo, tarsi kažkas traukia Sedną – ir tuomet tempia ją tolyn.

Čia galima įvesti hipotetinį naują mūsų Saulės sistemos papildymą – bet ne tokį, apie kokį buvo galvojama anksčiau. 2016 m. tas pats Mike'as Brown'as, kuris „nužudė Plutoną“, kartu su kolega Konstantinu Batyginu – taip pat Caltech planetų mokslo profesoriumi – parašė straipsnį, kuriame aprašė masyvią planetą, nuo penkių iki dešimties kartų didesnę už Žemę.

Jų idėja kilo pastebėjus, kad Sedna nėra vienintelis ne vietoje esantis objektas. Prie jos prisijungė šeši kiti, ir visi jie traukiami ta pačia kryptimi. Yra ir kitų užuominų – pavyzdžiui tai, kad kiekvienas iš jų yra pasviręs savo ašies atžvilgiu lygiai ta pačia kryptimi. Mokslininkai apskaičiavo, kad tikimybė, jog visi šeši objektai bus traukiami ta pačia kryptimi, su tuo pačiu posvyriu, atsitiktinai yra tik 0,007 proc..

„Pagalvojome, kad tai gana įdomu – kaip tai gali būti?, – sakė K.Batyginas. – Tai buvo gana nepaprasta, nes tokia sankaupa, jei būtų palikta ramybėje pakankamai ilgą laiką, išsisklaidytų vien dėl sąveikos su planetų gravitacija“.

Vietoje to jie pasiūlė, kad devintoji planeta paliko savo vaiduoklišką pėdsaką mūsų Saulės sistemos išorėje, iškreipdama aplink ją esančių objektų orbitas savo gravitacine trauka. Praėjus keleriems metams, objektų, atitinkančių ekscentrišką orbitos modelį ir pakrypimą, skaičius vis didėjo: „Dabar iš viso turime apie 19 objektų“, – sako K.Batyginas.

Nors hipotetinės planetos dar niekas nematė, apie ją galima padaryti stebėtinai daug išvadų. Kaip ir kitų už Kuiperio juostos esančių objektų, naujosios Devintosios planetos orbita būtų tokia iškreipta, kad jos tolimiausias taškas turėtų būti dvigubai didesnis už artimiausią – maždaug 600 kartų didesnis už atstumą nuo Saulės iki Žemės (90 mlrd. km), palyginus su 300 kartų (45 mlrd. km). Mokslininkai taip pat spėja, koks yra jos fizinis vaizdas – ledinis, su kietu branduoliu, kaip Urano ar Neptūno.

Be to, kyla slidus klausimas, iš kur galėjo atsirasti Devintoji planeta. Kol kas yra trys pagrindinės idėjos. Viena iš jų yra ta, kad ji susiformavo ten, kur šiuo metu ir slepiasi, tačiau K.Batyginas tai atmeta kaip gana mažai tikėtiną scenarijų, nes tam reikėtų, kad ankstyvoji Saulės sistema būtų išsiplėtusi itin toli, kad pasiektų Devintąją planetą.

Taip pat egzistuoja ir intriguojanti prielaida, kad devintoji planeta iš tikrųjų yra apsimetėlė ateivė – objektas, pavogtas iš kitos žvaigždės labai seniai, kai Saulė dar buvo žvaigždžių spiečiuje, kuriame ir gimė. „Tokios versijos problema yra ta, kad yra tokia pati tikimybė, jog po kito susidūrimo planetos nebeliks, – sako K.Batyginas. – Taigi, statistiškai toks modelis susiduria su problemomis“.

Viena teorija yra asmeninė K.Batygino favoritė – tačiau mokslininkas pripažįsta, kad ji taip pat „nėra visiškai patikima“. Pagal šį scenarijų planeta susiformavo daug arčiau Saulės tuo metu, kai Saulės sistema buvo ankstyvoje stadijoje ir planetos tik pradėjo formuotis iš aplinkinių dujų ir dulkių. „Ji tarsi buvo pakibusi milžiniškų planetų formavimosi regione, kol galiausiai ją išstūmė Jupiteris ar Saturnas, o vėliau jos orbitą pakeitė praskriejančios žvaigždės“, – sako jis.

Neaiški slėptuvė

Žinoma, visa tai verčia kelti akivaizdų klausimą – jei devintoji planeta tikrai egzistuoja, kodėl niekas jos nematė?

„Nelabai suvokiau, kad Devintąją planetą rasti bus taip sunku, kol nepradėjome ieškoti kartu su Mike'u, naudodami teleskopus, – sako K.Batyginas. – Paieškos tokios sunkios todėl, kad daugumoje astronominių tyrimų ieškoma ne vieno dalyko“.

Astronomai paprastai ieško tam tikros klasės objektų – pavyzdžiui, tam tikros rūšies planetų. Net jei jos retos, ištyrus pakankamai plačią erdvę, tikėtina, kad ką nors rasite. Tačiau konkretaus objekto – pavyzdžiui, Devintosios planetos – medžioklė yra visai kitokia užduotis. „Yra tik viena nedidelė dangaus dalis, kurioje ji egzistuoja“, – sako K.Batyginas. Jis aiškina, kad yra ir dar vienas svarbus veiksnys: galimybė rezervuoti tinkamus laiko intervalus, kad būtų galima naudoti tinkamos rūšies teleskopą.

„Iš tikrųjų šiuo metu vienintelis mūsų pagalbininkas ieškant devintosios planetos yra „Subaru“ teleskopas“, – sako K.Batyginas. Šis 8,2 m ilgio milžiniškas teleskopas, esantis Havajuose, miegančio ugnikalnio Maunakea viršūnėje, gali užfiksuoti net silpną tolimų dangaus objektų šviesą. Tai idealu, nes šešėlyje pasislėpusi planeta galimai yra taip toli, kad vargu ar atspindėtų daug Saulės šviesos.

„Turime tik vieną aparatą, kurį galime naudoti, ir per metus juo galime pasinaudoti gal tris naktis, – pasakoja K.Batyginas, kuris vasarį buvo ką tik baigęs trijų naktų darbą su teleskopu. – Gera žinia ta, kad per artimiausius porą metų pradės veikti Veros Rubin teleskopas, ir planeta tikriausiai bus surasta“. Šis naujos kartos teleskopas, šiuo metu statomas Čilėje, kas kelias naktis sistemingai skenuos dangų – nufotografuos visą turimą vaizdą ir tirs jo turinį.

Intriguojanti alternatyva

Tačiau yra vienas beveik skandalingai keistas scenarijus, pagal kurį planetos tokiu būdu niekada nepavyks rasti – tai gali būti ne planeta, o juodoji skylė.

„Visi objekto egzistavimo įrodymai yra gravitaciniai“, – sako Ilinojaus universiteto Čikagoje fizikos profesorius Jamesas Unwinas, kuris pirmasis pasiūlė šią idėją kartu su Turino universiteto doktorantu Jakubu Scholtzu. Nors mums geriausiai pažįstama idėja, kad planetas veikia galinga gravitacine jėga, „yra ir kitų dalykų, kurie gali ją sukelti – ir jie daug egzotiškesni“, – sako J.Unwinas.

Vienas iš tikėtinų devintosios planetos pakaitalų yra nedidelis itin koncentruotos tamsiosios materijos kamuolys arba pirmapradė juodoji skylė. Kadangi juodosios skylės yra vieni tankiausių objektų Visatoje, J.Unwinas aiškina, kad visiškai įmanoma, jog pastarosios gali iškreipti tolimų išorinės Saulės sistemos objektų orbitas.

Mums geriausiai pažįstamos juodosios skylės yra „žvaigždinės“ juodosios skylės, kurių masė bent tris kartus didesnė už mūsų Saulės masę, ir „supermasyvios“ juodosios skylės, kurių masė milijonus ar milijardus kartų didesnė už mūsų Saulės masę. Pirmosios gimsta iš mirštančių žvaigždžių, kurios kolapsuoja į save, o antrosios yra paslaptingesnės – galbūt jos prasideda kaip milžiniškos žvaigždės, kurios sprogsta viduje ir palaipsniui kaupia vis didesnę masę, prarydamos viską aplinkui, įskaitant kitas juodąsias skyles.

Pirminės juodosios skylės yra kitokios. Jos niekada nebuvo stebėtos, tačiau manoma, kad jos atsirado karštoje energijos ir medžiagos migloje, kuri susidarė per pirmąją Didžiojo sprogimo sekundę. Tokioje nelygioje aplinkoje kai kurios Visatos dalys galėjo tapti tokios tankios, kad buvo suspaustos į mažytes kišenes, kurių masė prilygo planetų masei.

J.Unwinas pabrėžia, kad tikimybė, jog juodoji skylė susidarė iš žvaigždės, yra nulinė, nes jos išlaiko savo stiprią gravitacinę trauką – ji tiesiog yra koncentruota. Net mažiausių žvaigždinių juodųjų skylių masė tris kartus didesnė už mūsų Saulės masę – taigi tai būtų tas pats, kas turėti mažiausiai tris papildomas Saules, traukiančias mūsų Saulės sistemos planetas. Trumpai tariant, mes tikrai tai pastebėtume.

Tačiau J.Unwinas ir J.Scholtzas teigia, kad tai galėtų būti pirmapradė juodoji skylė – nes manoma, kad jos yra gerokai mažesnės. „Kadangi tokie dalykai gimsta ankstyvajame Visatos formavimosi etape, tankūs regionai, iš kurių jie susiformavo, galėjo būti ypač maži, – sako J.Scholtzas. – Dėl to šioje juodojoje skylėje esanti masė, iš kurios galiausiai susiformavo juodoji skylė, gali būti daug, daug mažesnė nei žvaigždės – jos gali sverti vos keletą kilogramų, kaip uolienos gabalas“. Tokia teorija labiau atitinka prognozuojamą Devintosios planetos masę, kuri, kaip manoma, prilygsta maždaug dešimties Žemių masei.

Kaip tai atrodytų? Ar turėtume nerimauti? Ar tai galėtų būti dar įdomiau nei planetos atradimas?

Pirma, net ir pirmykštės juodosios skylės yra pakankamai tankios, kad jokia šviesa negalėtų ištrūkti. Jos yra pati tikriausia juodumos forma. Tai reiškia, kad jos nepastebėtume naudodami bet kurį šiuo metu egzistuojantį teleskopą. Jei žiūrėtumėte tiesiai į ją, vienintelė užuomina apie jos buvimą būtų tuščia tuštuma – mažytė spraga naktiniame danguje, pilname žvaigždžių.

Tai ir atveda mus prie tikrosios problemos. Nors šios juodosios skylės masė būtų tokia pati, kaip ir numanomos Devintosios planetos – iki 10 kartų didesnės už Žemės masę – ji būtų sutankėjusi į maždaug apelsino dydžio tūrį. Norint ją surasti, reikėtų išradingumo.

Kol kas siūloma ieškoti gama spindulių, kuriuos skleidžia objektai, krisdami į juodąsias skyles – arba paleisti šimtus mažyčių erdvėlaivių, kurie, jei pasiseks, galėtų praskrieti pakankamai arti, kad būtų patraukiami į ją ir pastebimai pagreitėtų.

Kadangi paslaptingoji gravitacinė trauka sklinda iš tolimiausių mūsų Saulės sistemos kampelių, zondai turėtų būti siunčiami panaudojus Žemėje esantį lazerių masyvą, kuris galėtų juos pagreitinti iki 20 proc. šviesos greičio. Jei zondai keliautų lėčiau, jų kelionė truktų šimtus metų – tai būtų eksperimentas, kuris, savaime suprantama, gerokai viršytų žmogaus gyvenimo trukmę.

Taip jau atsitiko, kad šie futuristiniai erdvėlaiviai jau kuriami kitai ambicingai misijai – „Breakthrough Starshot“ projektui, kuriuo siekiama juos nusiųsti į už 4,37 šviesmečių esančią Kentauro Alfos žvaigždžių sistemą.

J.Unwinas sako, kad jei aptiktume ne šaltą planetą, o juodąją skylę, panikuoti nereikėtų. „Mūsų galaktikos centre yra supermasyvi juodoji skylė, – sako jis. – Bet mes nesijaudiname, kad mūsų Saulės sistema gali į ją nukristi, nes esame stabilioje orbitoje aplink ją“. Taigi, nors primityvi juodoji skylė įsiurbtų viską, kas atsiduria jos kelyje, tai neapimtų Žemės, kuri, kaip ir kitos vidinės planetos, niekada nebūna pakankamai arti jos.

„Principas ne toks, kaip dulkių siurblio“, – sako J.Unwinas. Jis aiškina, kad, žvelgiant iš Žemės gyventojų perspektyvos, Saulės sistemoje esanti neatrasta juodoji skylė ne taip jau ir skiriasi nuo ten esančios paslėptos planetos.

Tačiau nors žvaigždinės ir pirmapradės juodosios skylės iš esmės yra vienodos, pastarosios niekada nebuvo atrastos ar ištirtos – ir tikimasi, kad dėl skirtingo jų masto atsiras keistų reiškinių. „Sakyčiau, kad tai, kas vyksta su mažomis juodosiomis skylėmis, yra įdomiau nei tai, kas vyksta su didelėmis juodosiomis skylėmis“, – sako J.Scholtzas.

Vienas iš pavyzdžių – taikliai pavadintas „spagetifikacijos“ procesas, kuris dažnai iliustruojamas pasaka apie astronautą, kuris per daug priartėjo prie juodosios skylės įvykių horizonto – taško, už kurio šviesa negali ištrūkti – ir įkrito į jį stačia galva. Nors jo galvą ir kojas skyrė vos pora metrų, gravitacinių jėgų skirtumas buvo toks didelis, kad astronautas išsitempė kaip makaronai spagečiai.

Intriguoja tai, kuo mažesnė juodoji skylė, tuo dramatiškesnis tok procesas būtų. J.Scholtzas aiškina, kad viskas priklauso nuo santykinių atstumų – jei esate dviejų metrų ūgio ir krentate per įvykių horizontą, esantį už vieno metro nuo pirmapradės juodosios skylės centro, skirtumas tarp jūsų galvos ir kojų vietos yra didesnis, palyginus su juodosios skylės dydžiu. Tai reiškia, kad būsite ištempti kur kas labiau, nei jei kristumėte į milijono mylių skersmens žvaigždinę juodąją skylę.

„Ir todėl, kaip bebūtų keista, tokios juodosios skylės yra įdomesnės“, – sako J.Scholtzas. „Spagetifikacija“ jau buvo stebėta teleskopu, kai žvaigždė per daug priartėjo prie žvaigždinės juodosios skylės, esančios už 215 mln. šviesmečių nuo Žemės, ir buvo suplėšyta (astronautai nenukentėjo). Tačiau jei mūsų Saulės sistemoje yra pirmapradė juodoji skylė, tai astrofizikams suteiktų galimybę iš arti ištirti šį ir daugelį kitų juodųjų skylių elgesio bruožų.

Taigi, ką K.Batyginas mano apie galimybę, kad seniai ieškoma devintoji planeta iš tikrųjų gali būti juodoji skylė? „Tai kūrybinga idėja, ir negalime žinoti, kokia yra jos sudėtis, – sako jis. – Galbūt tai tik mano, kaip planetų mokslo profesoriaus, išankstinis nusistatymas, bet planetos sutinkamos šiek tiek dažniau...“

J.Unwinas ir J.Scholtzas tikisi aptikti pirmapradę juodąją skylę, su kuria galėtų eksperimentuoti, o K.Batyginas tikisi rasti milžinišką planetą – remdamasis tuo, kad visoje galaktikoje dažniausiai pasitaiko planetų, kurių masė maždaug tokia pati, kaip Devintosios planetos.

„Tuo tarpu dauguma egzoplanetų, skriejančių aplink į Saulę panašias žvaigždes, yra keistame diapazone – didesnės už Žemę ir gerokai mažesnės už Neptūną ir Uraną“, – sako jis. Jei mokslininkai suras dingusią planetą, tai bus langas, leisiantis pažvelgti į kitas galaktikos žvaigždes.

Tik laikas parodys, ar naujausios paieškos bus sėkmingesnės nei P.Lowello. Tačiau K.Batyginas įsitikinęs, kad jų misijos yra visiškai skirtingos: „Visi pasiūlymaI skiriasi tiek duomenimis, kuriuos, atrodo, jie siekia paaiškinti, tiek mechanizmais, kuriuos naudoja jiems paaiškinti“, – sako jis.

Bet kuriuo atveju, legendinės Devintosios planetos paieškos jau padėjo pakeisti mūsų supratimą apie Saulės sistemą. Kas žino, ką dar rasime iki medžioklės pabaigos.

Parengta pagal „BBC“.