На это можно возразить, что, в отличие от объектов в облаке Оорта, Седна и 2012 VP113 все-таки расположены слишком близко к Солнцу, чтобы на них могли оказывать влияние наши ближайшие звездные соседи. А вот когда наша Солнечная система только формировалась, у Солнца была компания.
Звезды рождаются в скоплениях, которые, как правило, распадаются по мере рассеивания первичного газового облака под воздействием исходящего от молодых светил тепла. В те времена компаньоны Солнца в скоплении должны были находиться намного ближе к нему, чем другие звезды сегодня. Не исключено, что как раз скопление и было источником той силы притяжения, которая заставила Седну и 2012 VP113перейти на вытянутые орбиты. Если это так, то две карликовые планеты могут принадлежать к намного более многочисленной группе объектов, образующей так называемое внутреннее облако Оорта. Сейчас эта предполагаемая область пространства располагается вне досягаемости планет-гигантов и проходящих звезд. Своим существованием она обязана ранним этапам существования Солнечной системы
Если звезды из скопления, в котором родилось Солнце, не имеют отношения к рассеиванию карликовых планет, то есть еще одна гипотеза, согласно которой всему виной их бурная молодость. Сегодня Седна и 2012 VP113 недосягаемы для Нептуна, но, как полагают, их формирование проходило не там, где они находятся сейчас. После испарения протопланетного диска четыре газовых гиганта поменялись местами, разбросав планетезимали по Солнечной системе. В этот период Нептун мог быть вытолкнут на более вытянутую орбиту, пролегавшую дальше от Солнца. При этом область гравитационного влияния газового гиганта переместилась ближе к краю системы, что позволило ему забросить Седну и 2012 VP113 на их удаленные орбиты. В процессе рассеивания планетезималей и карликовых планет Нептун вернулся назад, на круговую орбиту, после чего карлики стали недостижимы для него.
Объяснение вытянутых орбит карликовых миров толчком, произведенным звездой или молодым Нептуном, кажется вполне убедительным. Но есть и третий вариант: а что, если в Солнечной системе существует еще одна планета?
Идея о том, что планет в Солнечной системе на самом деле больше, имеет давнюю историю. В 1820 г. французский астроном Алексис Бувар заметил, что его расчеты местоположения Урана не соответствовали результатам наблюдений. Планета была не там, где ей следовало находиться. Чтобы объяснить такое расхождение, Бувар предположил, что на движение Урана влияет другой массивный объект. Им оказалась планета Нептун. Первыми наблюдать ее довелось астрономам из Берлинской обсерватории в 1846 году. Координаты Нептуна точно совпали с теми, что были получены при оценке отклонения Урана от расчетного положения.
Почти столетие спустя, благодаря не столько расчетам, сколько счастливому стечению обстоятельств, был открыт Плутон. В начале 1900-х гг. богатый американский бизнесмен и астроном Персиваль Лоуэлл произвел вычисления, которые показали, что на орбиты Урана и Нептуна также оказывает влияние другое тело. Хотя сам Лоуэлл найти недостающий объект так и не смог, вероятный кандидат все-таки был обнаружен сотрудниками основанной им обсерватории.
Сделал это Клайд Томбо — сельский паренек из Канзаса, своими руками смастеривший несколько телескопов на семейной ферме. Один из этих самодельных аппаратов Томбо прозвал «газоноскопом», так как для большей мобильности он установил его на газонокосилку. В 1928 г. на основе проведенных им наблюдений он сделал подробные рисунки Марса и Юпитера и отправил их в Лоуэлловскую обсерваторию в Аризоне. Рисунки получили высокую оценку специалистов, и Томбо получил приглашение на работу. Так он присоединился к начатым Персивалем Лоуэллом поискам «планеты Х».
Через два года Томбо обнаружил Плутон. Он решил, что это и есть предполагаемая девятая планета, та недостающая сила, которая нарушает покой Урана и Нептуна. Однако, когда в 1978 г. была вычислена масса Плутона, оказалось, что он слишком мал, чтобы оказывать столь значительное воздействие на орбиты своих соседей-гигантов. По-настоящему проблема была решена только в 1989 г., когда космический зонд NASA «Вояджер-2» добрался до Нептуна и обнаружил, что его реальная масса на 0,5% меньше расчетной. Таким образом, не укладывавшиеся в общую картину расчеты орбит утратили свое значение. Прошло еще 20 лет, и претендовавший на звание девятой планеты Плутон был разжалован в карликовые планеты: все-таки его влияние на окружающее пространство совсем невелико.
А может быть, Лоуэлл все-таки был прав? Может быть, загадочная «планета Х» действительно существовала в Солнечной системе, и именно ее влиянию обязаны планеты-карлики своими вытянутыми орбитами? Такая планета должна быть достаточно массивной, чтобы заставить Седну и 2012 VP113перейти на эллиптические орбиты, и при этом находиться на таком большом расстоянии, чтобы ее было трудно наблюдать с Земли.
Как понять, есть в Солнечной системе скрытая планета или нет? Например, мы можем определить расположение центра масс Солнечной системы. Как уже упоминалось ранее, центр масс двух обращающихся тел — это точка, в которой их силы гравитационного притяжения уравновешивают друг друга. Ее можно сравнить с точкой равновесия удерживаемого на пальце карандаша с ластиками разного размера на концах. Оба тела обращаются вокруг общего центра масс, который находится ближе к более массивному телу.
Когда в системе несколько тел, центр масс находится там, где силы их взаимного притяжения уравновешивают друг друга. Вместо удерживаемого на пальце карандаша мы должны теперь представить себе тарелку, наполненную тяжелыми стеклянными шариками. Очевидно, что центр масс Солнечной системы располагается очень близко к Солнцу. Его точное местоположение определяется положением планет, поэтому он смещается вслед за их перемещениями. Если в Солнечной системе есть планета, о которой мы не знаем, то расчетный центр масс не должен совпадать с фактическим, ведь на нашей тарелке будет лежать еще один, не учтенный в расчетах шарик.
Выявить такую ошибку можно с помощью пульсаров. При обращении Земли вокруг центра масс Солнечной системы ее положение относительно пульсаров изменяется. Таким образом, время прихода испускаемых пульсаром периодических импульсов в разных точках орбиты Земли должно слегка различаться. В данном случае расстояние до пульсара по сравнению с общей его величиной изменяется совсем незначительно, но благодаря исключительной точности интервала между вспышками сигналов даже такое маленькое отклонение поддается оценке. Поэтому, чтобы точно измерить частоту поступления сигналов пульсара, астрономам приходится учитывать движение Земли. Если бы вычисленные координаты центра масс Солнечной системы были ошибочными, фактическое расстояние между Землей и пульсаром было бы несколько искажено, а интервалы между сигналами пульсара носили нерегулярный характер.
В 2005 г. был проведен тщательный анализ времени прихода сигналов пульсаров с целью обнаружения признаков аномальных отклонений, которые бы указывали на недостающую планету. Он не дал никаких результатов. Никаких признаков того, что на центр масс Солнечной системы оказывает влияние невидимая планета, обнаружено не было.
Несмотря на всю убедительность аргументации против существования «планеты Х», точку в этом вопросе ставить все-таки было еще рано. Как и в любом другом эксперименте, в проведенном анализе было ограничение на величину поддающегося оценке гравитационного влияния. Минимальное значение соответствовало влиянию планеты размером с Юпитер, находящейся на расстоянии около 200 а.е. Если «планета Х» существует, она должна быть меньше или дальше указанного расстояния. Поскольку это ограничение выходило далеко за рамки параметров известных нам планет и карликовых планет, наличие в нашей Солнечной системе еще одного объекта казалось маловероятным.
И только после открытия 2012 VP113 астрономы обратили внимание на одно странное совпадение, из-за которого вопрос о «планете Х» вновь вернулся в повестку дня. Орбиты шести самых удаленных объектов в Солнечном системе оказались странным образом согласованы. Вытянутые орбиты этой группы тел, состоящей из Седны, 2012 VP113 и еще четырех астрономических объектов размером поменьше, пересекаются в перигелии — точке, в которой они ближе всего к Солнцу. Причем, расходясь после этой точки по своим эллиптическим траекториям, все они движутся примерно в одном направлении.
Обнаружив эту особенность, Майкл Браун обратился за помощью к астроному Константину Батыгину, который, сидя буквально в соседнем кабинете в Калифорнийском технологическом институте, занимался моделированием движения небесных тел. Вдвоем они изучили результаты наблюдений, провели необходимые расчеты и пришли к выводу, что вероятность случайного образования такого скопления равна всего лишь 0,007%. Вероятность того, что согласованность орбит была обусловлена влиянием другого тела, была намного выше. Так идея о «планете Х» получила второе рождение.
Согласно расчетам Брауна и Батыгина, «планета Х» (или «планета 9», как они назвали это потенциальное дополнение к семейству планет Солнечной системы) должна быть приблизительно в 10 раз массивнее Земли и в 5000 раз массивнее Плутона. То есть речь шла не о карлике, а о холодном и далеком мини-нептуне. Несмотря на размер, при среднем расстоянии от Солнца, равном 600 а.е., никакого влияния на центр масс Солнечной системы такая планета оказывать бы не смогла.
Постоянное гравитационное притяжение «планеты Х» должно медленно вытягивать объекты из сферы влияния Нептуна в пояс Койпера. Результатом этого процесса и стала популяция удаленных тел на согласованных сильно вытянутых орбитах.
Доступна ли «планета Х» для наблюдения? Ответ: да, доступна, но увидеть ее непросто.
Чтобы предсказать местоположение Нептуна, астрономам пришлось изучить отклонения орбиты Урана на всем ее протяжении при обращении планеты вокруг Солнца. В отличие от Нептуна, период обращения Седны и ее товарищей, движущихся по эллиптическим траекториям, составляет от 1000 до 10 000 лет, а значит, наблюдать мы можем лишь крошечную часть их орбит. Из-за этого определить точное местоположение «планеты Х» при движении по орбите не представляется возможным. Искать ее придется по всему небу, а это задача не из легких.