Наблюдение Седны телескопом Хаббл
В Солнечной системе существуют так называемые транснептуновые объекты — космические тела, отдаленные от Солнца дальше Нептуна, последней планеты системы. Считалось что самые крупные из них держатся ближе к границе планетной зоны. Своим открытием Седна разрушила это убеждение — она имеет 1000 километров в поперечнике, но при этом улетает от Солнца в 20 раз дальше Плутона.
Характеристики Седны
На сегодняшний день Седна считается самой удаленной среди значимых объектов нашей системы. Её афелий, предельное расстояние от Солнца, достигает отметки 936 астрономических единиц — то есть Седна в 936 раз дальше нашей планеты. В переводе на цифры это 144 миллиардов километров. Для того чтобы построить цепочку напрямую к Седне, понадобится 107142 таких звезд, как Солнце! Но даже в перигелии, ближайшей к Солнцу точке, новооткрытый объект не подходит ближе 80 астрономических единиц. Как же астрономы смогли узнать о Седне больше, чем о самом факте ее существования?
Благодарить приходится орбитальные телескопы, такие как легендарный «Хаббл», и наземные — вроде 80-сантиметрового телескопа «Тенагра-II». Кроме того, Седна, как объект-рекордсмен, привлекла внимание не только астрономов, но и широкой общественности. Выросший о того поток финансирования позволил наблюдать Седну с помощью семи лучших наземных и трех орбитальных телескопов.
Орбита Седны, в центре кружочками отмечены орбиты внешних планет Солнечной системы.
До сих пор неизвестно, как Седна выглядит. Но астрономы уже знают цвет, состав и даже детальные орбитальные характеристики планеты — а именно:
- Размеры Седны достаточно большие — ее диаметр колеблется около 1000 километров, делая ее тем самым шестой по величине среди транснептуновых объектов. Для сравнения, первые места занимают Плутон и Эрида с поперечниками в 2368 и 2340 километров соответственно.
- Состав Седны был вычислен при помощи ряда спектрографических исследований, проведенных тремя орбитальными телескопами. Он схож с составами других транснептуновых планет, комет и спутников газовых гигантов — были обнаружены признаки водяного льда, а также льдов замерзших органических веществ. Итоговую плотность Седны астрофизики оценивают как 2 г/см3 — сравнимо с плотностью обычной кухонной соли.
- Важный факт — органика в составе поверхности Седны не является признаком существования на планете жизни в прошлом или настоящем. Но присутствие органических веществ является необходимым фактором для ее возникновения.
- Форма и специфика поверхности Седны неизвестны. Однако ученые выяснили, что поверхность планета красная — такая же, как у Марса. Также предполагается, что у планеты будет правильная, шарообразная форма — ее размеров и предполагаемого веса достаточно для сферизации. Такой форме еще способствует удаленность планеты от какого-то либо крупного объекта, способного мешать ей своей гравитацией.
- Но интересуются Седной ученые в первую очередь за ее орбитальные характеристики. Главной из них является отдаленность перигелия от Солнца — 76,3 астрономической единицы, и эксцентричность афелия почти в 1000 а.е., который доходит до внутренних границ облака Оорта. На прохождение громадной дистанции своей орбиты, Седна тратит 4,5 миллиона дней, что немногим больше 12 тысяч лет. Таким образом, весь путь человека от обезьяны до сегодняшнего времени прошел за 166 седнианских лет.
Почему Седна так привлекает астрономов? Тайна отдаленности ее орбиты может рассказать многое про историю образования Солнечной системы, построенную сейчас преимущественно на теориях. Кроме того, сама Седна — настоящая археологическая памятка, поскольку благодаря своей изолированности от других объектов сохранила свойства, присущие первоначальному материалу нашей системы. Недаром НАСА ее внесло в список запланированных исследований. Правда, для того чтобы достигнуть расстояния, равного ближайшей возможной дистанции к Седне, зонду «Вояджер-1» понадобилось бы больше 30 лет.
История исследования Седны
Открытие планеты
Седна, отмечена на снимке зелёным кружком
Обнаружила отдаленную Седну 14 ноября 2003 года сборная команда астрономов — Чедвик Трухильо, Дэвид Рабиновиц и Майкл Браун. Он возглавлял проект и большинство дальнейших исследований Седны. Брауна можно назвать одним из самых выдающихся астрономов современности — он открыл 16 транснептуновых объектов, среди которых Эрида и Квавар, крупное небесное тело размером в треть Луны. Еще он открыл астероид Ромулус I — часть тройного астероида (87) Сильвия.
Также Майкл Браун известен простотой и доступностью своих научных трудов и пренебрежением академическими формальностями — например, он назвал Эриду и ее спутник Дисномию Ксеной и Габриэллой в честь одноименных персонажей телесериала «Ксена: принцесса-воин». Седна же получила свое название от эскимосской богини морей, живущей на дне Северного ледовитого океана. Астронома вдохновило то, что Седна улетает на рекордное состояние от Солнца и на ней много льдов и очень холодно — в среднем около -260 °С. Это всего лишь на 13 градусов теплее абсолютного ноля.
Открыли Седну на базе Паломарской обсерватории, во время масштабной программы поиска удаленных объектов Солнечной системы. На момент обнаружения планета была отдалена на дистанцию около 100 астрономических единиц — засечь столь маленькое тело позволил телескоп Шмидта длиною в 1,2 метра и с камерой разрешением в 172 мегапикселя. Одна фотография такой камеры не поместилась бы на 4-гигабайтную флешку.
Дальнейшие исследования
Седна, снимок телескопа Хаббл
После обнаружения новой планеты на нее обратились взоры телескопов всего мира — но первую скрипку продолжала играть команда Брауна. Продолжив исследования, они вычислили предварительную орбиту Седны — с помощью этого удалось отследить планету на фотографиях вплоть до 1990 года и высчитать ее орбиту точнее. С определением размеров пришлось куда сложнее — окончательный результат был получен лишь в 2012 году с орбитального телескопа Гершеля.
Немалую роль в изучении Седны сыграли мощности обсерватории Тенагра, размещенной в штате Аризона. Несмотря на то что обсерватория принадлежит к числу лучших лабораторий США, ее построил любитель — Майкл Шварц, профессиональный археолог. Астрономия была мечтой его детства — и, реализовав себя в другой сфере деятельности, он воплотил ее с лихвой.
Но «отношения» астрономов и Седны только начинаются. В 2075 году планета максимально приблизится к Солнцу — в этот период ее можно будет куда детальнее изучить с помощью телескопов. В честь редкой гостьи, прилетающей раз в 12 тысяч лет, ученые могут запустить к ней зонд с комплексной исследовательской программой — вроде «Вояджеров» или «Новых Горизонтов».
Особенности Седны
Планета или нет?
Во всей статье Седна называется планетой, хотя это не совсем так. В 2006 году на XXVI Ассамблее Международного астрономического союза было постановлено, что планетой космическое тело может считаться лишь тогда, когда удовлетворяет следующие критерии:
- Тело обращается вокруг Солнца и не является спутником другого тела.
- Тело обладает достаточной массой, дабы иметь шарообразную форму.
- На орбите объекта не находится тел, которые не являются ее спутниками.
Последствием Ассамблеи стало изменения статуса Плутона — поскольку он не соответствует третьему критерию, он был «разжалован» в карликовые планеты, к которым на сегодняшний день причисляют еще четыре планеты — Цереру, Эриду, Макемаке и Хаумеу.
- Интересный факт — первооткрыватель Эриды и Седны Майкл Браун приложил руку к реформации определения планеты Международным астрономическим союзом. На эту тему из-под его пера вышла научно-популярная книга «Как я убил Плутон, и почему это было неизбежно». Она стала бестселлером благодаря всеобъемлющему и простому изложению особенностей Солнечной системы и современной астрономии.
Так куда же причислить Седну? Пока неизвестна ее форма, астрономы не могут пойти дальше определения «карликовой планеты». Но история происхождение Седны может все изменить — и кроме нее, внести в список планет еще не один космический объект.
Происхождение Седны — ключ к разгадке тайн Солнечной системы
Седна. Художественное изображение NASA.
И все-таки откуда взялась Седна? И если она действительно может быть планетой — так почему форма ее орбиты больше похожа на траекторию кометы, но никак не планетного объекта? Ответ нам дает история того, как Солнечная система приняла свой нынешний вид.
Многие астероиды Главного пояса могли бы стать сферами и даже слиться в одну планету, если бы не массивный Юпитер. Его воздействие помешало планетообразованию между ним и Марсом. Более того, он «украл» и рассеял часть вещества, из-за чего суммарная масса всех астероидов Главного пояса не превышает 30% массы Земли.
Подобным образом ведут себя и другие газовые гиганты вроде Нептуна и Урана. Именно их воздействием можно было бы объяснить эксцентричность — то есть значительную растянутость — орбиты Седны. Но так как перигелий планеты не вписывается в планетарную зону, ограниченную 50 астрономическими единицами, известные объекты не могли бы так повлиять.
Более того, все указывает на прежнюю «классичность» траектории движения Седны — она могла даже проходить по эклиптике, плоскости орбиты Земли и других «настоящих» планет. Этим не может похвастаться Плутон, орбита которого пересекает орбиты соседей. Как же Седна оказалась в нынешнем положении? Есть три главных теории:
- Первая теория предполагает наличие за пределами орбиты Нептуна крупной планеты, которая могла бы рассеять траекторию Седны так, как рассеял Нептун траектории множества объектов пояса Койпера и комет. Но астрономы уже изучили 80% зоны эклиптики, и до сих пор не обнаружили подходящее космическое тело.
- Вторая теория базируется на схожести орбиты Седны с вытянутыми траекториями комет. В начале формирования Солнечной системы кометы были заброшены планетами-гигантами далеко за пояс Койпера к гипотетической границе — облаку Оорта. Там они испытывают влияние уже внешних, не-солнечных гравитационных сил и улетают еще дальше. Но для этого надо удалиться минимум на 100 тысяч астрономических единиц — а Седна, по самым смелым расчетам, достигает дистанции «лишь» в 1000 а.е.
Теория влияния на Седну из-за пределов нашей системы действительно имеет место быть. Но только в том случае, если где-то в начале истории Солнечной системы мимо нее пролетела другая звезда, массой равна нашему светилу. Да еще и очень близко — в пределах 500 а.е. Но тогда за орбитой Нептуна было бы очень много объектов, похожих на Седну. Так как периоды обращения таких тел велики — у самой Седны он составляет больше 11 тысяч лет — то их еще только предстоит обнаружить.
- Но есть и третья теория, идущая куда дальше первых двух — она предполагает рождение Солнца в крупном скоплении звезд. Ей есть несколько подтверждений. Быстрое сближение с массивным телом, предлагаемое предыдущей версией, не могло бы построить столь сложную орбиту, как Седны. Кроме того, это вписывается в одну из концепций формирования облака Оорта.
Для окончательного вывода нужны дальнейшие наблюдения. Во время исследования, обнаружившего Седну, команда первооткрывателей нашла 40 новых транснептуновых объектов. Во всем мире тогда их насчитывалось около 800 — и только одна Седна обладала уникальными свойствами. На сегодняшний день уже введен класс седноидов — крупных космических тел, чьи орбитальные характеристики напоминают Седну. Кроме самой родоначальницы, в классе уже присутствует 2012 VP113 Байден, неофициально названый в честь американского вице-президента.
- Интересный факт — неформальность в процедуре именования, похоже, станет фирменной чертой седноидов. Сама Седна получила свое название еще до того, как ей успели присвоить идентификационный номер. Некоторые астрономы грозились неуемному ученому Майклу Брауну не принять опубликованное им раньше времени название — но на заседании Международного астрономического союза его приняли единогласно.
Цвет и состав планеты
Поверхность Седны глазами художника
Как уже было сказано выше, Седна — одно из самых красных космических тел Солнечной системы. Красителем поверхности планеты выступает толин — смесь распавшихся под воздействием ультрафиолетового излучения органических веществ. По результатам спектрального анализа, органика в виде метанового льда и производных составляет 83% поверхности Седны, с примесями углерода и азота.
Однако структура Седны предполагает также наличие большого количества воды — до 70 процентов от массы планеты. Она может встречаться не только в виде глубинных льдов, как на спутниках газовых гигантов и Плутоне, но и жидкой — процессы радиоактивного распада могут поддерживать целый океан воды под твердой корой Седны.
- Интересный факт — азот на поверхности Седны может испаряться в моменты прохождения перигелия, образуя слабую атмосферу плотностью в одну десятитысячную атмосферы Земли. Она могла бы быть куда плотнее, если Седна бы подлетала ближе к Солнцу. Тогда метан на поверхности испарялся бы и выпадал в виде снега — так происходит на Тритоне, спутнике Нептуна.
Занимающийся сейчас поиском родственников планеты Майкл Браун считает, что общая масса седноидов может превысить массу Земли в 5 раз. А это значит, что открытия только начинаются.
