Почему наши телескопы не могут найти «девятую планету»?

13 Января 2019, Илья Хель 46

История астрономии была историей отступающих горизонтов. Изобретение телескопа вывело нас за пределы возможностей невооруженного глаза, к миллионам (и миллиардам) звезд нашего Млечного Пути. Применение фотографии и многоволновой астрономии к телескопам вывело нас за пределы нашей собственной галактики в далекие «островные Вселенные», населяющие все пространство, к которому мы можем получить доступ. Тем не менее, несмотря на все, что мы знаем о далекой Вселенной, в нашей Солнечной системе могут быть неоткрытые миры. Как же так?

Почему мы не можем найти новые планеты в Солнечной системе

Если ученые могут использовать телескопы для охоты на планеты, галактики, экзопланеты и прочая прочих, почему они просто не могут взять и просканировать нашу Солнечную систему в поисках отбившихся от центра «планет Х» и других небесных тел?

Есть ключевое слово, которое вам нужно понять, прежде чем мы займемся этим вопросом: величина. С астрономической точки зрения каждому объекту присуща яркость, определяемая количеством испускаемого им света. В случае с объектом вроде нашего Солнца, это касается его собственной светимости, потому что Солнца создает энергию и испускает ее во всех направлениях. В случае с объектами вроде нашей Луны, это касается ее отраженного света, потому что у нее нет собственной светимости.

Если вы посмотрите на Луну в фазе полумесяца, вы сможете разглядеть поверхность, которая не освещена Солнцем. Это не то чтобы трюк атмосферы Луны (потому что у нее ее практически нет), а так называемый пепельный свет Луны: солнечный свет отражается от Земли и падает на Луну.

Разница в яркости между этими примерами показывает, насколько велика разница между отраженным светом и собственным светом.

Но есть и другая деталь, которая подчеркивается различиями яркости между Солнцем и Луной, а также Луной и всем остальным на ночном небе. Луна не имеет права быть ярче, чем звезда, планета или галактика в небе, исходя из собственной жалкой величины. По сути, Луна — самый тусклый объект, видимый невооруженным глазом из любой точки Земли. И все же, она выглядит ярче всего, кроме Солнца.

Причина этого в том, что Луна находится очень близко, и что ее собственная яркость не совпадает с наблюдаемой — или видимой — яркостью.

Чем дальше находится объект, тем менее ярким он кажется. Однако это не то чтобы какое-то общее правило, которое применяется, это количественная зависимость, которая позволяет нам определять, насколько ярким или тусклым кажется объект в зависимости от расстояния до него. Проще говоря, яркость (b) падает как обратная величина квадрата расстояния или b ~ 1/r².

Разместите объект вдвое дальше и его яркость упадет в четыре раза. Разместите в десять раз дальше — и упадет в сто раз. Разместите в тысячу раз дальше, яркость упадет в миллион раз.

Для любого объекта, который излучает собственный свет, эти два фактора определяют видимую яркость: внутреннюю яркость и расстояние до наблюдателя.

Эти два фактора, возможно, самые важные, которые следует учитывать при определении типа телескопа, который будет строиться. Хотите увидеть что-то более тусклое? Вам нужно будет собрать больше света, а значит потребуется телескоп побольше, либо придется наблюдать за одной точкой неба дольше.

Если бы деньги и технологии не имели значения, вы бы каждый раз выбирали большой телескоп. Соберите телескоп в два раза больше, и вы не только соберете в четыре раза больше света, но и удвоите разрешение. Чтобы собрать в четыре раза больше света, наблюдая дольше, нужно потратить в четыре раза больше времени и не получить почти никакой прибавки в разрешении.

Самые большие телескопы, которые у нас есть, способны просматривать объекты с максимально возможным разрешением и определять их детали в кратчайшие сроки.

Есть также соображение поле обзора. Какая у вас цель? Увидеть самый тусклый объект из возможных? Или увидеть максимально возможное поле Вселенной?

Здесь придется идти на компромисс. Ваш телескоп может собрать определенное количество света, просмотрев небольшую область с большой точностью или большую область с небольшой точностью. Подобно тому, как микроскоп может удвоить увеличение, вдвое уменьшив диаметр поля зрения, телескоп может заглянуть глубже во Вселенной, сузив свое поле обзора.

Различные телескопы оптимизированы для разных целей. Но компромисс будет очень серьезным. Если мы хотим заглянуть как можно глубже, нам придется выбрать один очень небольшой регион неба.

Это хаббловское чрезвычайно глубокое поле. Крошечная область пространства просматривалась на разных длинах волн в общей сложности 23 дня. Количество информации, которую мы выудили, просто поражает: мы нашли 5500 галактик в этом крошечном клочке неба. Самые тусклые объекты в этом клочке буквально в 10 000 000 000 раз слабее, чем то, что вы можете увидеть на пределе своего невооруженного глаза.

Благодаря зеркалу большого диаметра, наблюдениям на разных длинах волн, расположению в космосе, большому увеличению и небольшому полю зрения, «Хаббл» смог обнаружить самые тусклые галактики, которые только можно разглядеть. Но и этому есть цена: этот снимок, на создание которого потребовалось 23 дня, включает всего 1/32 000 000 часть неба.

С другой стороны, можно посмотреть и так. Этот снимок был сделан с помощью телескопа Pan-STARRS, который каждую ночь просматривает все видимое небо со своего места на Земле. Он сопоставим по размерам с космическим телескопом Хаббла, но оптимизирован для съемки в широком поле, выбирая больший охват неба вместо увеличения.

Как следствие, он может обнаруживать объекты, расположенные практически в любой части неба; только крайний южный полюс отрезан из-за расположения телескопа в северном полушарии. Pan-STARRS захватывает 75% неба и прекрасно регистрирует изменения между точками света. Он может находить кометы, астероиды, объекты пояса Койпера и многое другое. Но эти объекты должен быть в тысячи раз ярче, чем самые тусклые из тех, что находит «Хаббл».

Как бы нам ни хотелось, мы не можем просто исследовать всю внешнюю Солнечную систему с необходимым приближением, чтобы найти все, что в ней есть. Сверхглубокий, сверхтусклый обзор всего неба, вероятно, никогда не будет возможен из-за технологических ограничений; мы можем видеть тусклое в узком диапазоне или яркое в широком, но не оба варианта одновременно.

Существует также еще один ограничивающий фактор, который уходит корнями в начало: эти объекты отражают только солнечный свет. Если вы посмотрите на внешней Солнечной системе на два идентичных объекта, но один будет в два раза дальше, чем другой, он будет в шестнадцать раз тусклее. Это связано с тем, что со временем солнечный свет попадает на далекий объект и тот становится ярче на четверть, но затем отраженный свет должен пройти в двое большее расстояние до наших глаз, в результате чего общая видимая яркость падает как b ~ 1 / r⁴. Даже если бы в облаке Оорта находился мир размером с Юпитер, мы бы его не нашли.

У нас есть множество телескопов, способны видеть невероятно тусклые объекты, но нам нужно знать, куда их направить. У нас есть множество телескопов, способных обозревать огромные участки неба, но они могут видеть только яркие объекты, а слабые — нет. Что касается объектов в нашей собственной Солнечной системе, поскольку они отражают солнечный свет, а не излучают свой собственный, их нельзя увидеть никаким современным телескопом, если они окажутся за определенным расстоянием.

Получается, что несмотря на все наши знания о Вселенной и нашей собственной планете, задворки нашей Солнечной системы могут всегда оставаться для нас кладезем сюрпризов.

Какой телескоп будем строить? Расскажите в нашем чате в Телеграме.

46 комментариев Оставить свой

  1. Prox Vesor

    образец мастерства : совершенно очевидный факт мастер слова ухитрился размазать на целую статью! )

  2. Alex_01

    Ну речь идёт фактически только об «оптическом» методе исследования. А волны и т.д. Подлодка тоже нифига не видит на глубине, но сонар то видит все вокруг

    • Prox Vesor

      Alex_01, не видно планет, тк они не излучают сами, далеки от источника света и малы вдобавок.
      это в любом диапазоне волн.

      с подлодкой тож несколько не так

    • Ilya81

      Alex_01, Если речь о поясе Койпера и потенциальных неизвестных планетах, то другие диапазоны могут помочь ограничено. Днём в видимом диапазоне бывает видно луну и некоторые планеты, сириус - вряд ли. Но в инфракрасном диапазоне на земле светло и ночью. В то ж время астероиды в поясе Койпера явно тусклые в инфракрасном спектре, ибо холодные. Разве что те что побольше могут иметь некоторую геологическую активность и быть ярче. Но всё равно помех много, многие астероиды между марсом и юпитером в инфракрасном спектре ярче, а сам юпитер - тем более. И добавить сюда атмосферные искажения.

      Разумеется, астероиды в поясе Койпера так или иначе можно наблюдать по воздействию на рентгеновское излучение как от солнца, так и из центра галактики. Но в рентгеновском спектре на земле полная темнота всегда, а обиратльных телескопов не так много, чтоб на все возможные наблюдения хватало.

      И добавить сюда то, что прошлые века мешало обнаржить уран и нептун - длительное время оборота вокруг солнца, низкая орбитальная скорость. А поскольку на них не написано большими буквами, это планета, астероид, звезда в нашей галактике или вовсе далёкая галактика, отличить их тоже не всегда легко. Конечно, годичный параллакс тут поможет хорошо, но не факт, что столь тусклые объекты будет возможно разглядеть в течение всего года. Возможно, в этом помогут т. н. облачные вычисления.

  3. botan

    Если посмотреть реальные положения планет и "покрутить" со всех сторон - Celestia.
    Если смоделировать столкновения - Universe Sandbox.
    Не мало важным стоит добавить стоимость и наличие вычислительной......
    Если применять смекалку то на удалённых серверах и не только симуляции можно "крутить" ;-)
    Честно. Если запустить модель на кубитном только в обратной временной с изначально добавлением исключения чтоб он не завис. Дело в том что простой проц он линейный а кубитный может вырисовывать исключения.
    Чтоб было понимание а не говорить "что курил" ))) нужно ознакомиться с программой симуляции и увидеть набор опций - "покрутить" так проще сказать....

    • mixasy

      botan, Брат, дай телефон своего дилера )))

    • Ilya81

      botan, Квантовые процессоры в этом деле определённо могут помочь. Теоретически. Ибо как раз обработка огромного количества снимков сможет помочь построить очень точную трёхмерную карту как солнечной системы, так и остальной галактики, ну, окрестностей солнечной системы по крайней мере, где годичный параллакс измеряем. Тогда будет ясно, где есть астероиды, где планеты, возможно и экзопланет немало найдётся, а может и их спутников и даже экзоасроидов (при очень большом объёме вычислений).

      Практически вроде как они (квановые процессро) ещё не достигли своих теоретических возможностей и с практической точки зрения преимущественно даже проигрывают интегральным микросхемам. Правда на практике одних процессоров мало. Во-первых, такой количество данных надо на чём-то хранить, нынешние хранилища данных такой возможности не обеспечивают. Во-вторых, эти данные изначально могут находится в самых разных городах и странах, и их надо как-то передать к одному вычислительному модулю. Можно кучу не менее пространных рассуждений написать о том, почему в области передачи данных, по крайней мере на магистральных каналах, масштабного прогресса ждать не стоит, но это определённо тоже будет препатствием к подобным возможностям.

  4. Pervuy

    Бла, бла, бла, за столько времени и не смогли обнаружить, PS: Видно и вовсе не искали, либо первое.

    • Prox Vesor

      Pervuy, бро, больнл далеко и темно - как ты там найдёшь? .. и еле шевелиццо)
      а что искали, это безусловно - лавры первооткрывателя, слава, ...
      другое дело, что кроме первооткрывателяэта планета вряд кому сдалась : чёрти где, темь, холодрыга, ...

      • Nekot

        Prox, Вы друг друга нашли(не могу не радоваться). 2 наркуши. :)

        • Prox Vesor

          Nekot, спасибо что ты нас нашёл, 3м буушь )

          • Nekot

            Prox, Незачто, я не из ваших буду. Поэтому, ваша кодла вряд ли сможет сообразить со мной "на троих". :)

            • Prox Vesor

              Nekot, хтоб падумал! )

              • Nekot

                Prox, Так не надо этого делать. Вдруг башка лопнет? Не старайтесь. :)

                • Prox Vesor

                  Nekot, видно, по лексикону )

                  • Nekot

                    Prox, Обожаю терзать недалёких долбоёбов. Грешок(прасти хоспидя!). :))))

                    • Prox Vesor

                      Nekot, видим, но это тех сайт - не для вашего брата, ты извини )
                      если кто скажет, что надуваешь щёки ширше всех планет - то не , канешно, ... ; )

                      • Nekot

                        Prox, Ваще, не всосал твой поток сознания. Ты можешь на классическом Русском сформулировать свою мысль? Можно и на инглише(я и его знаю). А то по факту вы несёте чушь которая мало кому понятна, кроме шайки наркуш...

                    • Prox Vesor

                      Nekot, хоспидя, поддерживаю - наверно тебя в детстве обижали.
                      а здесь гадить гораздо безопаснее, чем састь по подъездам - может и живёшь, где всё уже, ...
                      да и вреда обществу меньше -

                      • Nekot

                        Prox, Не совсем понял посыл, вы что за "своего" меня принимаете? Типа подъездная наркоманская вша что ли? :) И так гладите меня? Ещё "Бро" меня назови, животное. )))))

            • Pervuy

              Nekot, За (кодла) ответишь!

              • Nekot

                Pervuy, Кодла(шайка быдла) это множественное число людей в группе(начнём с этого). И за что мне отвечать? Вам лично? Или может, кодле?
                P.S. И вообще, как вы собираетесь призвать меня к "ответу"? Если я вам физически не доступен, а следовательно, помахать кулаками не получится? Бред какой-то. :)

                • 6atyt

                  Nekot, это сайт по гаджетам для недалеких долбоёбов, и про Рогозина, маска и их таксу )

                  • Nekot

                    6atyt, Я думаю, давно пора этому ресурсу, если не хочет стать проходным "пиздилищем" для троллей вроде твоей шкуры.. начать банить их нещадно. Особенно IPs со стороны 404. Для
                    ОСТРАСТКИ. Ну там, чтоб остальным неповадно было.)))

                    • 6atyt

                      Nekot, откуда такая ненависть? ) про твою ведь еще не писал ничего )))

                      • Nekot

                        6atyt, Зато я не дремал. Ты "нормальный" автопортрет создал. Сам-сам. Поздно пить боржоми. )

                        • 6atyt

                          Nekot, это чем же? мешаю вашему маску сажать ракеты на хвост вместо того чтобы просто приводнять на парашюте? )
                          может ты просто сам "из учителей" см ниже?

                          • Nekot

                            6atyt, Наш Маск? Ты о чём? )))
                            "Мы" никакого отношения к амерскому прохиндею, выкачивающего денюжку из необразованных инвесторов не имеем?
                            Ты чего то там влажно намечтал чтоли? ))) Хы. ))
                            Дальше я не понял, наверно ссылка куда-то, уда мне лень идти если сам не можешь внятно объяснить.

                            • 6atyt

                              Nekot, не из соседней кабинки с прохвизором переписываешься? вниз страницы здесь ты тоже как-то подозрительно не ответил. )

                              • Nekot

                                6atyt, Блин, реально твой поток сознания(бред) не понимаю. Ты умеешь логично формулировать свою писанину? Ну там, причина-следствие-ссылки на умозаключения? Или только словесный быстрый мусор? ))

                                • 6atyt

                                  Nekot, ссылка тебе была в низ этой страницы комментов

                                  • Nekot

                                    6atyt, Это я понял, ну и что там? Что там особенного?

                                    • 6atyt

                                      Nekot, а там понял? если нет то ты даже рептилойд т.к. понимал и искал слишком долго а скрывающийся от них на этой планете долбоящер )

  5. morxod

    К Солнцу запустили, а вот догадаться оставить аппарат на месте следование наши планеты невдамек. Через год мы могли бы знать что там на обратной стороне.

    • Nekot

      morxod, И слава богу что не оставили. А вдруг бы на него рептилоиды пролезли? А потом отлезли с него на нашу планету? Ужосс. Как страшно жить. Если дурак. :)

    • Nekot

      morxod, Если серьёзно, то 2 планеты на одной орбите вызвали бы дисбаланс(орбитальный) и одна из них(планет) очень быстро(по космическим меркам) выкинула бы вторую на другую орбиту. А так как, нашей планете уже не меньше 4,5 миллиарда лет - ваша "теория", бред антинаучного мракобеса с RENTV. :)

      • morxod

        Nekot, Так это ты, не признал. Когда десат будет, братьев рептилоидов.

        • Nekot

          morxod, 1. Чего я не признал? Для того что бы в чём то признаваться, нужно что-то утаивать. Вы не находите?
          2. Да я ебу что ли, когда "десат"(подозреваю что, "десант"/"высадка") братьев рептилоидов явит тут свою харю?
          И отъест наконец, тупорылых детей прогуливающих предметы школьной программы? ::)))

          • 6atyt

            Nekot, так ведь рептилоиды все учителя давно, поэтому дети людей и прогуливают )

            • Nekot

              6atyt, А может, всё куда проще?
              Ну там, дети по-определению малолетние дебилы, и их через "нихачу" необходимо заставлять учится?
              (Потом "спасибо" говорить будут)
              А капиталистической системе по определению не нужен умный гражданин, который(ни дай боже!) будет отрываться от ТВ и шапито?)

              • 6atyt

                Nekot, а почему в социалистической должно быть по другому? некоторые же больше равны чем другие.

  6. Nekot

    Потому что это уже было. А следовательно факт(учёные очень такое любят). И ничто не намекает на обратное. :)

  7. [email protected]

    С какой целью её ищут, она из алмаза или из осмия состоит? А есть ли она вообще? Какую пользу будет иметь находка, туда полетят переселенцы? Просто писос как это всё нелепо, лучше бы на своей планете навели порядок

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.