Много еще неразгаданных тайн хранит в себе наша Солнечная система. Одна из них уже полтора столетия волнует умы астрономов и исследователей Космоса. Существуют ли малые планеты внутри орбиты Меркурия, скрытые от глаза человека лучезарной короной Солнца? Ведь законы небесной механики допускают нахождение таких близких к Солнцу планет.
В последние годы астрономы смогли обнаружить в других звездных системах сотни планет-гигантов, по своим характеристикам похожих на наш Юпитер, Сатурн или Нептун. Но отличительной особенностью таких гигантов было то, что эти небесные тела очень близко располагались к своим центральным звездам. Орбиты большинства из них могли бы свободно поместиться внутри орбиты Меркурия. Естественно, что температура таких планет намного превышает температуру планет нашей Солнечной системы, в которой ничего подобного не наблюдается. Поэтому эти классы газовых гигантов получили названия горячих Юпитеров, Сатурнов или Нептунов в зависимости от их подобия планетам нашей Солнечной системы. Таким образом, факт существования горячих гигантов наглядно подтверждает принципиальную возможность наличия планет на очень близких расстояниях к своим центральным звездам.
***
История поисков планеты Вулкан
История поиска малых интрамеркуриальных планет берет свое начало еще с середины XIX века. Это было время торжества натурфилософии, родившейся двумя веками ранее. Ученым тогда казалось, что многие небесные явления можно с успехом объяснить, если представить мир, в котором мы живем, в виде огромной машины, работа которой подчиняется законам Ньютона.
В 1840 году Франсуа Араго, директор Парижской обсерватории, предложил французскому математику Урбену Жан Жозеф Леверье разработать теорию орбитального движения Меркурия вокруг Солнца. Леверье успешно справился с этой задачей, однако впоследствии оказалось, что результаты наблюдений существенно отличаются от теоретических расчетов. В 1846 году Леверье снискал славу и уважение научного сообщества, вычислив точное местоположение планеты Нептун. Как принято сейчас говорить – Леверье открыл Нептун «на кончике пера».
Урбен Леверье
После этого триумфа Леверье вернулся к решению проблемы орбитального движения Меркурия. Суть проблемы состояла в том, что разработанная им ранее теория движения Меркурия, основанная на ньютоновской небесной механике, плохо согласовывалась с многолетними результатами наблюдений. Расчеты Леверье не могли объяснить движения перигелия (ближайшей к Солнцу точки орбиты) Меркурия. Смещение перигелия составляло 43 угловых секунды за столетие. Логично было предположить, что, как и в случае с Ураном и Нептуном, несоответствие наблюдений с теорией было вызвано существованием еще неизвестной планеты, находившейся внутри орбиты Меркурия. Своим гравитационным полем, эта неизвестная планета могла бы вызывать возмущения в движении Меркурия по своей орбите. По идее, эта гипотетическая планета должна была находиться так близко к Солнцу, что заметить ее можно было лишь в момент, когда она будет проходить по диску Солнца или на очень малом удалении от нашего светила в моменты солнечных затмений на Земле.
Сначала Леверье постарался выяснить, не является ли причиной, имеющихся возмущений в движении Меркурия, наличие астероидов, комет и космической пыли в этой области пространства. Он полагал, что если бы таких объектов было бы достаточно много, то они образовали бы вокруг Солнца видимое кольцо, подобное кольцам Сатурна. Однако в то время никаких плотных колец вокруг Солнца не было обнаружено (пылевое кольцо было открыто лишь в 1983 году). Оставалось искать планету-невидимку, влияющую на движение Меркурия.
В 1859 году Леверье получил письмо от астронома-любителя Лескарбо, который сообщал, что 25 марта наблюдал круглое темное пятно похожее на планету, движущееся по диску Солнца. Леверье сразу же поехал к Лескарбо, чтобы лично расспросить его об обнаруженном небесном теле. В дополнение к данным Лескарбо, Леверье отобрал результаты еще пяти других наблюдений, которые, по его мнению, не могли быть причислены к случаям прохождения Меркурия или Венеры по диску Солнца. На основании этих шести случаев наблюдений он рассчитал в 1859 году орбиту планеты-невидимки, которую и назвал Вулканом.
Согласно его расчетам период обращения Вулкана вокруг Солнца составлял 19 суток и 7 часов, среднее расстояние от Солнца примерно равно 0,143 астрономические единицы (а.е.), а масса – 1/12 от массы Меркурия. Напомним нашим читателям, что среднее удаление Меркурия от Солнца составляет 0,387 а.е. Конечно, Леверье понимал, что такой малой массы не достаточно, чтобы вызвать наблюдаемые возмущения орбиты Меркурия. Однако, не смотря на это, надо было приступать к поискам планеты-невидимки. В 1860 году должно было произойти полное солнечное затмение, и Леверье мобилизовал практически всех астрономов Франции на поиски Вулкана. Однако никто из них не смог обнаружить эту гипотетическую планету.
В 1877 году Леверье умирает, так и не дождавшись открытия огненного Вулкана. Зато во время затмения 29 июля 1878 года планету-призрак наблюдало сразу несколько астрономов. Профессор астрономии Мичиганского университета Джеймс Уотсон заявил, что наблюдал целых две планеты внутри орбиты Меркурия. Другой астроном Льюис Свифт, открывший комету, названную его именем, тоже заявил, что видел светящийся объект похожий на планету. Однако оказалось, что вычисленные по этим наблюдениям орбиты не совпадали ни друг с другом, ни с орбитой, вычисленной некогда Леверье. Естественно, что такие результаты наблюдений не могли быть серьезно восприняты в научном сообществе.
Шли годы, а наблюдения так и не приносили успеха. Постепенно вера астрономов в существование гипотетического Вулкана стала угасать. После опубликования в 1916 году Специальной теории относительности Альберта Эйнштейна потребность в существовании Вулкана для современной астрономии и вовсе отпала, ибо возмущения в движении Меркурия могли быть изящно объяснены с помощью этой теории. Иными словами, новая теория решала старую загадку без всякой необходимости в Вулкане. Планомерные поиски планеты-призрака были прекращены, и официальная астрономия поставила точку в этом деле.
Вулканоиды
Что же все ж таки наблюдали Лескарбо, Уотсон, Свифт и другие астрономы? В настоящее время астрономическая наука допускает существование астероидов внутри орбиты Меркурия. Такие гипотетические небесные тела даже окрестили вулканоидами в честь так и не обнаруженной планеты Вулкан. Согласно теоретическим расчетам такие астероиды могут иметь свои орбиты в динамически стабильной зоне между 0,08 и 0,21 а.е. от Солнца. Считается, что если вулканоиды и существуют, то их диаметр не должен превышать 60 км., поскольку более крупные объекты были бы обнаружены ранее. Несмотря на то, что сейчас космические телескопы производят постоянный мониторинг Солнца в различных диапазонах длин волн, вулканоиды пока так и не обнаружены. Яркая фотосфера Солнца вносит огромные трудности в процесс поиска астероидов. Тем не менее, некоторые астрономы с оптимизмом смотрят в будущее, поскольку поисковый район гравитационно стабилен. Для дальнейших поисков, скорее всего, будут использованы небольшие телескопы космического базирования, способные вести наблюдения за околосолнечным пространством.
Конечно, не исключено, что астрономы XIX века могли наблюдать прохождение комет в непосредственной близости от Солнца в моменты солнечных затмений. В настоящее время известен целый класс таких солнечных комет. Например, солнечный космический телескоп SOHO уже открыл более 2000 таких комет. Однако ядра таких комет невелики, и обнаружить их с помощью относительно несовершенных телескопов тех времен было весьма проблематично.
Несмотря на то, что поиски Вулкана пока не принесли каких-либо результатов, все же некоторые ученые серьезно подходят к решению этой проблемы. Например, профессор астрономии из Лонг-Айленда, Г. Кортен в свое время сообщал об открытии им нового небесного тела или группы тел внутри орбиты Меркурия. По его словам, на снимках, которые он сделал во время солнечных затмений 1966 и 1970 годов, отчетливо видны некие загадочные следы какого-то небесного тела. Профессор полагал, что эти следы не могут быть связаны с прохождением комет около Солнца. В качестве основной причины наблюдаемых возмущений в движении Меркурия Кортен считал гравитационное влияние малой планеты или астероида диаметром около 300 км.
В ноябре 1971 года в газете «Дейли телеграф» было опубликовано сенсационное сообщение о том, что астрономам Кембриджского университета, а также военно-морской обсерватории в Вашингтоне якобы удалось обнаружить новую планету, расположенную между Меркурием и Солнцем. Однако объяснение этого факта было весьма туманным и расплывчатым. Согласно материалам газеты это предположение сделано на основе анализа изменений орбит других планет Солнечной системы. Понятно, что научное сообщество отнеслось весьма скептически к таким публикациям.
Как уже упоминалось выше, в 1983 году японским астрономам удалось обнаружить сравнительно плотное пылевое кольцо вокруг Солнца. Радиус кольца был равен примерно 4-м радиусам Солнца. Согласно расчетам масса кольца составляла несколько миллионов тонн, а температура частиц достигала 1000 градусов.
Споры по поводу существования гипотетических интрамеркуриальных планет не утихают и ныне. Некоторые исследователи приводят собственные данные расчетов, основанные на соотношении Тициуса-Боде и 3-м законе Кеплера. Например, Громов Р.Г. в своей работе «Гармония в Солнечной системе» показал теоретическую возможность существования двух малых интрамеркуриальных планет. Одна из них должна быть удалена от Солнца на 0,22 а.е. и иметь период обращения 35,2 суток, для второй удаление составляет 0,11 а.е. и период 14,1 суток. Другие исследователи полагают, что удаление гипотетического Вулкана от Солнца должно составлять 0,25-0,26 а.е., а период обращения 19 – 50 суток. Напомним нашим читателям, что согласно расчетам Леверье, среднее удаление Вулкана от Солнца должно быть равно 0,143 а.е., а период обращения 19,29 суток.
***
В самом начале нашего очерка мы уже говорили об открытии в последние годы целого класса экзопланет – горячие гиганты. Типичный горячий юпитер обычно удален от своей центральной звезды на расстояние порядка 0,04 — 0,05 а.е., а период обращения составляет всего несколько суток. Столь огромные планеты могли бы свободно уместиться внутри орбиты Меркурия. Понятно, что конфигурация планетарных систем в Космосе может быть весьма разнообразной, да и сама проблема горячих юпитеров пока еще является загадкой для астрономии. Однако сам по себе факт существования таких планет на столь малых расстояниях от своих светил укрепляет уверенность ряда астрономов и исследователей, что и в нашей Солнечной системе гипотетические интрамеркуриальные планеты в скором будущем все же могут быть обнаружены. Ставить точку в этом деле пока еще рано.
P.S. 11 марта исполнилось 203 года со дня рождения выдающегося французского астронома Урбена Леверье, члена Парижской академии наук, директора Парижской астрономической обсерватории (1854 — 1877 гг.).
