ПОИСКИ И ОТКРЫТИЕ ДЕВЯТОЙ ПЛАНЕТЫ

Борислав Славолюбов

13 марта 1783 года Уильям Гершель открыл планету Уран. Это сразу увеличило размеры Солнечной Системы в два раза. По наблюдениям планеты была определена ее орбита и построена теория движения Урана. Однако наблюдаемое движение Урана систематически отличалось от предсказанного. Это несоответствие позволило Джону Адамсу и Урбену Леверье теоретически предсказать существование восьмой планеты - Нептуна, открытого Иоганном Галле 23 сентября 1846 года. Открытие Нептуна было подлинным триумфом теории всемирного тяготения Ньютона.
Учет влияния Нептуна на Уран позволил уменьшить расхождения между теоретическим и наблюдаемым движением Урана в десятки раз, однако полной точности добиться не удалось. В 1848 году американский астроном Б. Пирс предположил существование девятой планеты. В 1874 году С. Ньком построил новую теорию движения Урана, учтя возмущения от Юпитера, Сатурна и Нептуна. Он также предполагал существование транснептуновой планеты.
Поиски неизвестной планеты начал в конце 19 века астроном Персиваль Ловелл (1855-1916). В 1896 году он уточнил погрешности в движении Урана. И, основываясь на своих вычислениях, предположил, что девятая планета имеет период обращения в 282 года и блеск 12-13 звездных величин. В 1905 году Ловелл приступил к практическим поискам, фотографируя небо на 5-дюймовом телескопе. Для этого он фотографировал один и тот же участок неба с периодом в несколько суток, и сравнивал полученные снимки, накладывая их друг на друга. Ничего не найдя, Ловелл в 1908 году приступил к изучению движения Нептуна. Одним из наиболее вероятных созвездий для нахождения "планеты Х " он считал созвездие Близнецов. Поиски в последние годы жизни сильно ослабили здоровье астронома, он умер в 1916 году.
По иронии судьбы, через 15 лет на снимках Ловелла, полученных в 1914-1915 годах, "планета Х" все-таки была обнаружена. Астроном, ища объект с блеском 12-13 звездных величин, просто не обратил внимание на звезду 15 звездной величины.
В 1919 году коллега Ловелла из Гарвардской обсерватории Генри Пикеринг повторил вычисления Ловелла, использовав данные траекторий сразу двух планет - Урана и Нептуна. Он также указал на созвездие Близнецов как на место, где нужно искать девятую планету. По просьбе Пикеринга астроном Мильтон Хьюмасон из обсерватории Маунт Вилсон начал фотографировать это созвездие. Хьюмасон действительно сфотографировал "планету Х" на двух своих пластинках, но и ему не повезло, и он ее не заметил. На одной изображение планеты было испорчено дефектом на пластинке, а на другой изображение яркой соседней звезды закрывало его. Спустя некоторое время Хьюмасон отказался от поисков.
После этого интерес астрономов к поискам девятой планеты стал падать. Лишь на обсерватории Ловелла планировались дальнейшие поиски. В конце 20-х годов брат Ловелла, Аббот Лоуренс сделал дополнительный денежный вклад в фонд обсерватории. Часть этих денег пошла на новый широкоугольный 32,5-сантиметровый телескоп, способный в течение часа сфотографировать звезды до 17-ой звездой величины на площади 160 квадратных градусов, т.е. 1/260 часть всего видимого неба. Новая камера приступила к работе 1 апреля 1929 года.

Клайд Томбо

Cнимки, на которых 18 февраля 1930 Томбо обнаружил Плутон

Активное участие в работе на телескопе принимал участие молодой сотрудник обсерватории Клайд Вильям Томбо (1906-1997). Съемка, начавшись с созвездия Водолея, месяц за месяцем продвигалась через созвездия Рыб, Овна и Тельца, и достигла Близнецов в начале 1930 года. Интервал между 3 снимками составлял двое или более суток, в зависимости от погоды. В ходе съемки Томбо просмотрел миллионы звезд в бланк-компаратор - прибор, снабженный двойным микроскопом, позволяющий наблюдателю попеременно видеть одну и ту же область неба на двух пластинках. При наблюдении в бланк-компаратор любой объект, который за время между двумя экспозициями перемещался по небу, кажется прыгающим "туда-сюда", в то время как звезды кажутся неподвижными.
Более 100 тысяч предполагаемых изображений планеты оказались на самом деле фотографическими дефектами, и каждый такой "брак" приходилось перепроверять на третьем снимке. Наконец, на снимках окрестности звезды дельта Близнецов, сделанных 21, 23, 29 января 1930 года Томбо обнаружил медленно перемещающийся "звездоподобный" объект. Последующие наблюдения подтвердили, что это не комета или астероид. 13 марта директор Ловелловской обсерватории В. М. Слайфер объявил об открытии новой планеты. Эта новость тут же облетела по радио весь мир.
Многие считали, что планету следует назвать "Ловелл", но, в конце концов, Ловелловская обсерватория остановилась на имени Плутон, предложенном 11-летней дочкой оксфордского профессора астрономии Венешей Берни. Согласно греко-римской мифологии Плутон (Аид) был правителем темного подземного царства, и вполне уместно было присвоить его имя планете из царства тьмы на периферии Солнечной системы.
Обнаружение Плутона на старых снимках 1914 года позволило быстро построить орбиту планеты. Даже в самые сильные телескопы того времени на Плутоне не было заметно никаких деталей. Длительное время считалось, что размеры и масса планеты близки к земной или, в крайнем случае, к Марсу. Однако в 1950 году Дж. Койпер на 5-метровом телескопе Паломарской обсерватории оценил угловой диаметр Плутона в 0,23 угловых секунд. Это соответствует диаметру в 5900 км. Через некоторое время было получено еще более радикальное ограничение на размер Плутона. В ночь с 28 на 29 апреля 1965 года должно было произойти покрытие Плутоном звезды 15-й звездой величины, но ни на одной из 12 наблюдающих покрытие обсерваторий даже частичное покрытие не было зарегистрировано. Это означало, что диаметр Плутона не превышает 5500 км.
Были проведены независимые оценки массы Плутона. Американские астрономы Р. Данкомб, П. Сейдельман, Э. Джексон и польский астроном В. Клепчинский проделали огромную работу по обработке 5426 наблюдений положений Нептуна за 1846 - 1968 годы и с учетом возмущений от всех остальных планет получили наилучшее согласование теории с наблюдениями в случае, если масса Плутона равна 0,11 земной.
В 1955 году американские астрономы М. Уокер и Р. Харди при помощи фотоэлектрических наблюдений яркости планеты вычислили период вращения Плутона вокруг своей оси - 6 суток 9 часов 16,9 минуты. Спустя 12 лет советский астроном Р.И. Киладзе подтвердил этот период по своим собственным наблюдениям. Характер колебаний оказался необычным: медленный рост блеска планеты, занимающий 0,7 периода, сменялся быстрым спадом. Спустя 10 лет характер колебаний блеска Плутона не изменился, но... Плутон стал на 0,1 звездной величины слабее, хотя за это время он приблизился к Солнцу и к Земле, а значит, должен был наоборот стать ярче. К 1971 году Плутон ослабел еще на 0,1 звездной величины.
22 июня 1978 года Дж. У. Кристи, просматривая снимки Плутона, полученные в апреле-мае того же года на 155-сантиметровом рефлекторе Морской обсерватории во Флагстаффе (штат Аризона) обратил внимание на "выступ", видимый на некоторых снимках планеты. Кристи правильно интерпретировал его как близкий спутник. Открытие подтвердил астроном Дж. А. Грем на 4-метровом телескопе на обсерватории Серро-Тололо (Чили).

Снимки, с помощью которых Кристи обнаружил Харон

Коллега первооткрывателя Р. С. Харрингтон обнаружил равенство периодов вращения планеты и спутника. Оказалось, что Плутон и его спутник находятся в резонансе 1:1 и оба повернуты друг к другу только одной стороной. В это же время Кристи удалось найти спутник на снимках, полученных в той же обсерватории и сделанных за восемь и двенадцать лет до него. Как первооткрыватель, он предложил для спутника название - Харон. Согласно греческой мифологии, таким было имя перевозчика душ умерших через реку Стикс в подземное царство Плутона.
К концу 70-х годов размеры Плутона и Харона оставались еще очень неопределенными: 1000-4000 и 500-2000 км соответственно. Дальнейшие исследования позволили значительно уточнить эти значения. 6 апреля 1980 года звезда 12 звездной величины прошла очень близко от Плутона, создав покрытие длительностью 50 секунд. Но закрыл звезду не Плутон (находящийся в одной угловой секунде от звезды и имеющий диаметр 0,14"), а Харон. Сотрудники Морской обсерватории США получили значения и диаметра Харона в 1200 км, и наклона орбиты к плоскости орбиты Плутона в 65 градусов.
Исследования орбиты Харона продолжили и французские исследователи. В сентябре 1980 года астрономы Д. Бонно и Р. Фуа сделали серию фотографий, обработав которые на компьютере, получили значение радиуса орбиты Харона в 19000 км. Уточнение орбиты позволило точно определить массу всей системы Плутон-Харон, оставалось точно определить диаметр Плутона. И тут астрономом необыкновенно повезло. Харон был открыт всего за 7 лет до начала периода взаимных затмений в системе Плутон-Харон, происходивших в 1985-1990 годах. Это редкое событие случается раз в 124 года. В ходе него Харон за свой орбитальный период один раз проходит за Плутоном, и один раз перед ним. Наблюдение этих покрытий позволило определить размеры Плутона и Харона с точностью до нескольких километров. Также было собрано значительное количество данных об альбедо поверхностей Плутона и Харона, обращенных друг к другу. Первые затмения проходили в северном полярном регионе Плутона, последующие через экватор, до южной полярной зоны. Эти и последующие наблюдения показали, что поверхность Плутона является самой контрастной в Солнечной системе после Земли и значительно контрастней Марса.
Независимое определение размеров Плутона было проведено в 1988 году во время покрытия им звезды. Одновременно у планеты была открыта протяженная разреженная атмосфера.
Еще в 1976, используя 4-метровый рефлектор в обсерватории Китт Пик, американский астроном Д. Крукшенк со своими коллегами, изучая инфракрасный спектр Плутона, обнаружил в нем линии, характерные для метанового льда. Ранее в 1970 году Дж. Фикс, Дж. Неффом и Л. Келси на 60-сантиметровом рефлекторе со спектрофотометром нашли в спектре признаки полос поглощения ионов железа и пришли к выводу, что породы планеты обогащены железом. Затем в 1980 году Ю. Финк (США) обнаружил в спектре Плутона полосы поглощения метана, предположив наличие метановой атмосферы. В 1992 году на поверхности планеты были обнаружены замерзшие азот и окись углерода. Покрытие 1988 года позволило оценить давление на поверхности в 0,15 Па, а два других в 2002 году (в июле и 20 августа) наблюдавшиеся астрономами многих обсерваторий дали значение в 0,3 Па. Это удивительно, так как перигей Плутон прошел 5 сентября 1989 года и сейчас удаляется от Солнца. Одно из объяснений этого эффекта состоит в том, что в 1987 году из многолетней тени вышел южный полярный регион планеты, и испаряющийся азот увеличил плотность атмосферы.
Наземные инфракрасные наблюдения давали температуру поверхности в - 238 градусов Цельсия (35К), однако наблюдения, проведенные в конце 90-х космической инфракрасной обсерваторией ISO, выявили более теплые участки с температурой до - 208 градусов Цельсия (65К). Наложение оптической и инфракрасной фотографий позволили определить, что более теплые участки соответствуют более темным породам, а более холодные - светлым.
Покрытие Харона звездой 2UCAC 2625 7135 14 звездной величины 11 июля 2005 году, наблюдавшееся в Южной Америке 3 независимыми группами астрономов, позволило еще больше уточнить его радиус, и исследовать возможность наличия у него разреженной атмосферы.
Космический телескоп Хаббл начал наблюдения Плутона в 1994 году. С его помощью удалось составить первые две карты поверхности Плутона, в 1996 году - черно-белую, а в 2005 - цветную, с разрешением до 100 км на пиксель! И, наконец, исследовав снимки космического телескопа за 15 мая 2005 года и за 14 июня 2002 года, группе астрономов удалось обнаружить на них два новых спутника Плутона яркостью около 23 звездных величин и размером порядка 50-200 км. Проведенные исследования позволяют говорить, что у Плутона нет других спутников размером больше 15 километров в поперечнике.
Более детальная информация об новых спутниках будет получена во время дальнейших наблюдений Хабблом Плутона в феврале 2006 года.

Использованные источники:
1. 75 лет открытию Плутона
2. Страница Брауна

Плутон

наверх

к оглавлению