Поиск Планеты X: как сеть маленьких телескопов может перевернуть наши представления о Солнечной системе?

Гипотетическая Планета X, скрывающаяся где-то в темных глубинах Солнечной системы, уже десятилетия будоражит умы ученых и любителей астрономии. Ее гравитационное влияние, как предполагается, объясняет аномалии в орбитах транснептуновых объектов. Но как обнаружить невидимого гиганта? Авторы исследования, опубликованного на arXiv.org, предлагают неожиданное решение: сеть из сотни небольших телескопов, объединенных в единую систему и нацеленных на наблюдение за… астероидами.

Казалось бы, какая связь между астероидами и далекой Планетой X? Ответ кроется в явлении, называемом звездными покрытиями. Астероид, проходя между Землей и далекой звездой, на мгновение перекрывает ее свет. Фиксируя эти микромгновения затмения, ученые с высокой точностью определяют положение астероида. А если на орбиту астероида влияет гравитация неизвестного массивного тела, это отразится на траектории его движения и, соответственно, на моментах покрытий.

Авторы исследования предлагают построить цепочку из примерно 200 телескопов диаметром около 40 см, расположенных вдоль меридиана с интервалом в несколько километров. Такая конфигурация, по их расчетам, оптимальна с точки зрения соотношения затрат и эффективности. Ключевой момент — автоматизация наблюдений: телескопы должны самостоятельно наводиться на нужные звезды и регистрировать миллионы покрытий, обрабатывая огромный поток данных.

Почему именно астероиды? Во-первых, их много, и они достаточно близко к Земле, что обеспечивает высокую частоту покрытий. Во-вторых, орбиты астероидов хорошо изучены, что позволяет выделить аномалии, вызванные гравитацией Планеты X, из других возмущений. В-третьих, авторы считают, что астероиды Главного пояса и троянцы Юпитера — наиболее подходящие кандидаты для этой задачи, благодаря их высокой плотности и разнообразию размеров.

Однако не все так просто. Один из основных ограничивающих факторов — «шум формы» астероидов. Не зная точной формы и распределения плотности астероида, сложно точно определить положение его центра масс, что вносит погрешность в измерения. Кроме того, гравитационное влияние Планеты X может быть замаскировано влиянием других, уже известных объектов пояса Койпера.

Несмотря на эти трудности, моделирование, проведенное авторами, показывает, что предложенная система способна обнаружить гравитационное воздействие Планеты X массой в пять земных на расстоянии 800 астрономических единиц. Это соответствует обнаружению смещения орбиты астероида всего на несколько сантиметров за 10 лет наблюдений!

Помимо поиска Планеты X, такая сеть телескопов позволит получить уникальные данные о форме, размерах и альбедо примерно 1800 транснептуновых объектов, а также изучить эффект Ярковского, влияющий на орбиты астероидов. Таким образом, проект открывает новые перспективы не только в поисках гипотетической Планеты X, но и в изучении эволюции и динамики всей Солнечной системы.