Математика помогает бразильцам открыть возможную новую планету

Не с помощью космического корабля, не с помощью телескопа. Именно с помощью математики Патрик София Ликавка, бразильский исследователь, живущий в Японии уже более 20 лет, отправился к внешним границам Солнечной системы и обнаружил небесное тело, которое может оказаться новой планетой, вращающейся вокруг Солнца. Патрик рассказал Agência Brasil об исследованиях, которые он проводил в Университете Киндай, и поведал о своем раннем увлечении астрономией. Он также упомянул об ожиданиях, которые связаны с подтверждением гипотезы, математически обоснованной в ходе исследования, проведенного с помощью Такаши Ито из Национальной астрономической обсерватории Японии. "С момента возникновения человечества все мы с любопытством относимся к явлениям, которые происходят вокруг нас. Это заставляет нас искать ответы на фундаментальные вопросы о происхождении жизни, о том, когда, как и где образовалась Земля и наша система. В астрономии существует множество интересных вопросов, которые волнуют не только профессионалов, но и всех остальных. Все мы хотим понять, что происходит вокруг природы. Книги и документальные фильмы на эту тему расширили его знания об астрономии. Постепенно он начал посещать семинары, и, когда он уже был студентом Унисинос в Рио-Гранде-ду-Сул, появилась возможность учиться в Японии. "В 2001 году я получил стипендию от японского правительства. Я приехал сюда и закончил здесь все свои аспирантуры [магистратуру, докторантуру и постдокторантуру] в области наук о Земле и планетарных наук. Словом, я ухватился за любую возможность, которая мне представилась", - говорит бразильский исследователь. По его словам, адаптация к японской действительности прошла относительно легко: "Когда я приехал сюда в 2001 году, университет провел для меня интенсивный курс японского языка, а также оказал поддержку в адаптации к новой жизни. Никаких трудностей не возникло. Сегодня, после более чем 22 лет жизни в Японии, у меня нет никаких проблем. Я полностью адаптировался и свободно владею языком", - говорит он. Он добавляет, что его распорядок дня, пожалуй, ничем не отличается от распорядка дня академика в Бразилии. "Я преподаю, занимаюсь исследованиями и участвую в научной деятельности. Ничего особенного, что отличалось бы от рутины профессора университета в Бразилии", - говорит он. Патрик - ведущий научный сотрудник исследования, в котором была выдвинута гипотеза о существовании девятой планеты в Солнечной системе. После переклассификации Плутона, который перестал быть планетой и стал карликовой планетой, в Солнечной системе осталось только восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Помимо восьми планет, существуют и другие объекты, такие как астероиды, кометы, метеороиды и луны планет. "Между орбитами Марса и Юпитера находится пояс астероидов, где сосредоточено большинство астероидов. А за орбитой Нептуна есть еще один пояс - пояс Койпера. В этом регионе находится множество объектов, которые называют транснептуновыми объектами (ТНО). Чтобы получить представление о расстояниях этой "пока еще гипотетической планеты" в пределах Солнечной системы, необходимо понимать, что принятое учеными измерение - это астрономическая единица (AU). Каждая единица соответствует среднему расстоянию между Солнцем и Землей, около 150 миллионов километров. "Например, расстояние от Солнца до Юпитера составляет более или менее пяти астрономических единиц, до Нептуна - около 30 астрономических единиц, а до Плутона - 40 астрономических единиц. В этом исследовании я проанализировал некоторые популяции транс-нептуновых объектов, расположенных на расстоянии более 50 астрономических единиц в области, которую я называю Дальним поясом Койпера, - объясняет исследователь. В этой области находится большое количество транс-нептуновых объектов с орбитами, которые очень далеки от Нептуна. Некоторые из них имеют очень большие наклонения орбит, превышающие 45 градусов. "На основе различных симуляций, включающих гипотетическую планету с массой, схожей с земной, я получил результаты, которые могут объяснить орбитальные свойства этих объектов. Это позволяет предположить, что гипотетическая планета играет важную роль в формировании Солнечной системы за пределами орбиты Нептуна". Ее масса должна быть в полтора-три раза больше массы Земли", - добавил он. По словам исследователя, пока невозможно определить фиксированное значение ни для этой массы, ни для орбиты. "Однако исследование предсказывает, что орбита будет вытянутой. Другими словами, расстояние будет сильно меняться по мере обращения вокруг Солнца", - отметил он. Патрик рассказал, что для гипотетической планеты было исследовано несколько различных типов орбит, и наилучшие результаты показали два типа: между 200 и 500 астрономическими единицами (АС) и между 200 и 800 АС. "Это действительно очень далекие орбиты, почти в семь раз больше расстояния между Солнцем и Нептуном, а в максимальной точке они могут достигать 800 единиц, или в 20 раз больше этого расстояния. В результате общее время обращения планеты вокруг Солнца может составлять от 6 500 до 11 000 лет", - добавил он. Еще одно предсказание заключается в том, что эта орбита будет наклонена примерно на 30 градусов по отношению к плоскости земной орбиты. "В этом смысле предсказанная орбита будет совершенно иной. Гипотетическая планета будет находиться на такой далекой орбите, что, даже имея массу, схожую с земной, ее можно будет наблюдать только в большие телескопы из-за очень низкой яркости и, по-видимому, очень медленного движения при наблюдении с Земли". К сожалению, пока невозможно предсказать область ночного неба, где планета может быть обнаружена с помощью телескопов. Для этого необходимо просканировать большие небесные области", - подчеркнул он. Далее он пояснил, что космический телескоп Джеймса Уэбба не подходит для такого рода наблюдений, поскольку он может фокусироваться только на очень специфических и небольших областях неба. Ожидается, что подтверждение существования новой планеты будет сделано в будущем обсерваторией Веры Рубин, которая строится в Чили и будет оснащена самой большой цифровой камерой в мире. "Она должна начать работу в следующем году". По словам Патрика, вполне возможно, что в Солнечной системе еще есть планеты, которые предстоит обнаружить, "если только их орбиты достаточно далеки, чтобы избежать обнаружения, или слишком малы, чтобы их можно было наблюдать". Моделирование предсказывает существование еще нескольких объектов в области далекого пояса Койпера с очень необычными орбитами. "Это еще одно предсказание, которое может послужить стимулом для новых исследований и наблюдений. Это даст нам много новых идей о том, как сформировалась наша система и Земля". По мнению исследователя, сложность обнаружения новых планет в Солнечной системе связана с фундаментальными факторами, такими как очень длинные орбиты и удаленность этих объектов, что делает их менее яркими. Еще один фактор, который также затрудняет обнаружение, - наклон орбиты, особенно если есть особенности, как в случае с пока еще гипотетической планетой.