Dowody na istnienie prawdziwej DZIEWIĄTEJ planety Układu Słonecznego

Naukowcy z Caltech znaleźli dowody na istnienie olbrzymiej planety na nietypowej, wysoce eliptycznej orbicie w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Obiekt nazwany przez naukowców roboczo Dziewiąta Planeta ma masę równą 10 masom Ziemi i okrąża Słońce 20 razy dalej niż Neptun (który oddalony jest od Słońca o blisko 4 miliardy kilometrów). W rzeczywistości taka planeta na wykonanie jednego obiegu wokół Słońca może potrzebować nawet od 10 000 do 20 000 lat.

Naukowcy Konstantin Batygin oraz Mike Brown odkryli istnienie planety poprzez modelowanie matematyczne i symulacje komputerowe, jednak jeszcze muszą zaobserwować ją bezpośrednio.

„To będzie prawdziwa dziewiąta planeta,” mówi Brown, profesor planetologii. „Od czasów starożytnych odkryto zaledwie dwie prawdziwe planety – to może być trzecia. W Układzie Słonecznym pozostało jeszcze naprawdę dużo ciekawych obiektów do odkrycia. To bardzo ekscytujące.”

Brown zauważa, że prawdopodobna dziewiąta planeta o masie równej 5000 mas Plutona – jest wystarczająco duża, aby nie było wątpliwości czy to prawdziwa planeta. W przeciwieństwie do klasy mniejszych obiektów zwanych planetami karłowatymi, Dziewiąta Planeta grawitacyjnie oddziaływuje z otoczeniem w Układzie Słonecznym. De facto planeta dominuje nad regionem większym niż jakakolwiek z innych planet Układu Słonecznego – fakt, który według Browna świadczy o tym, że jest to „Najbardziej planetarna planeta Układu Słonecznego.”

Batygin i Brown opisują swoje wyniki w nowym artykule opublikowanym w Astronomical Journal, gdzie przedstawiają w jaki sposób Dziewiąta Planeta tłumaczy wiele tajemniczych cech Pasa Kuipera.

„Mimo, że początkowo byliśmy sceptyczni co do istnienia tej planety, badając jej orbitę i to, co jej istnienie oznaczałoby dla zewnętrznego Układu Słonecznego, coraz bardziej przekonywaliśmy się, że ona musi tam być,” mówi Batygin, profesor planetologii. „Po raz pierwszy od ponad 150 lat mamy silny dowód na to, że spis planet w Układzie Słonecznym jest niepełny.”

Droga do tego odkrycia teoretycznego nie była prosta. W 2014 roku były postdoc Browna – Chad Trujillo i jego współpracownik Scott Shepherd opublikował artykuł, w którym opisywali 13 z najodleglejszych obiektów Pasa Kuipera i ich zgodność co do niektórych cech orbity. Aby wytłumaczyć to podobieństwo, zasugerowali możliwość istnienia niewielkiej planety. Brown stwierdził, że wytłumaczenie związane z planetą jest mało prawdopodobne, ale zainteresował się tym tematem.

Podzielił się zatem tym problemem z Batyginem – w ten sposób rozpoczęła się półtoraroczna współpraca przy badaniu odległych obiektów. Jeden z nich podszedł do tematu od strony obserwacji, a drugi od strony czysto teoretycznej, od strony dynamiki. Te zasadniczo różne podejścia umożliwiły tworzenie różnych teorii z jednego punktu widzenia i konsultowanie ich z drugim punktem widzenia.

Stosunkowo szybko Batygin i Brown uświadomili sobie, że sześć najodleglejszych obiektów z oryginalnego zbioru analizowanego przez Trujillo i Shepherda porusza się po eliptycznych orbitach skierowanych w tą samą stronę w przestrzeni. To szczególnie zaskakujące zważając na fakt, że najodleglejsze punkty ich orbit poruszają się wokół centrum Układu Słonecznego i to w różnym tempie.

„To prawie tak jakby mieć sześć wskazówek na zegarku poruszających się każda w innym tempie – w pewnym momencie spoglądasz i wszystkie są dokładnie w tym samym miejscu,” mówi Brown. Prawdopodobieństwo, że tak się zdarzy może wynosić 1 do 100. Jednak jakby tego było mało, orbity tych sześciu obiektów są nachylone także w ten sam sposób – skierowane są bowiem 30 stopni poniżej w tym samym kierunku w stosunku do płaszczyzny orbit ośmiu znanych planet. Prawdopodobieństwo, że takie ułożenie jest tylko zbiegiem okoliczności wynosi 0.007 procent. „Taki przypadek jest praktycznie niemożliwy. Dlatego też stwierdziliśmy, że coś musi odpowiadać za kształt tych orbit.”

Pierwsza przetestowana teoria to podejrzenie, że być może istnieje więcej odległych obiektów Pasa Kuipera – z których wiele wciąż nie zostało odkrytych, a które mogłyby oddziaływać grawitacyjnie tak, że część z nich ulegałaby takiemu zgrupowaniu. Naukowcy szybko odrzucili tą teorię, gdy okazało się, że aby oddziaływanie było wystarczająco silne, Pas Kuipera musiałby mieć masę stukrotnie większą od przyjmowanej obecnie.

Brown i Batygin zostali więc z pomysłem, że to może być jednak planeta. Oboje podchodzili do tego faktu dosyć sceptycznie. Aby przetestować swoją hipotezę, przeprowadzili symulację – użyli do tego celu pakietu do symulacji N-ciał 'mastery6′ który można znaleźć tutaj: https://github.com/smirik/mercury Czyniąc długą historię krótką, po serii prób okazało się, że faktycznie układ zaczyna pracować i tłumaczyć płaszczyzny orbit odległych obiektów Pasa Kuipera:

Ale teoria nie może być kompletna jeśli jest tylko 'dostosowana’ do obserwacji, musi także zaskakiwać i uzupełniać się tam gdzie się tego nie spodziewaliśmy, lub w miejscach które nie brały udziału w 'dopasowaniu’. I faktycznie wydaje się, iż taka hipotetyczna planeta tłumaczy również orbity obiektów Sedna oraz 2012 VP1113. Problem z ich orbitami był mianowicie taki, że standardowe obiekty pasu Kuipera, które zbliżyły sie do Neptuna, zostały grawitacyjnie wyrzucone a następnie oczywiście ich orbity wróciły w pobliże Neptuna. Tymczasem ani Sedna ani 2012 VP1113 nigdy nie zbliżyły się zbyt blisko Neptuna! Dziewiąta Planeta tłumaczyłaby oddalanie się orbit takich obiektów typu Sedna z dala od Neptuna. Ale to nie wszystko, symulacje Browna i Batygina wskazywały również na obecność obiektów w Pasie Kuipera, których orbity będą pochylone prostopadle do planety. Brown szybko stwierdził, iż faktycznie takie obiekty w ostatnich latach były obserwowane, po naniesieniu danych czterech ostatnio odkrytych, Brown i Batygin wiedzieli już, że coś jest na rzeczy, wszystko pasowało do ich symulacji! :

Ciekawostką którą tutaj warto przytoczyć jest to co wiemy o układach planatarnych, a raczej to czego brakuje w naszym układzie, mianowicie:

Ten wykres daje do myślenia, szczególnie w kontekscie ostatniej publikacji Browna i Batygina.

Najciekawszą kwestią wydaje się, GDZIE ? Skoro owa planeta istnieje, to gdzie jej szukać ?

Spójrzmy zatem na wykres

Czerwone linie zarysowują kontury Drogi Mlecznej, to ważne gdyż dużo trudniej jest znaleźć szukany obiekt, kiedy tłem jest jasna galaktyka. Przykłady mieliśmy w przypadku misji New Horizons. Niebieska linia to ekliptyka. Jak widzimy pasmo nieba na którym obecnie może znajdować się planeta, jest dosyć szerokie. Aphelium orbity może wynosić nawet 1200AU, magnitudo między ~16 a ~26. Najciekawsze chyba z punktu widzenia detekcji.. prędkość.. Typowy obiekt w pasie Kuipera to około 3arcsec na godzinę. Najbardziej oddalony obiekt w układzie Słonecznym – Eris to około 1.5 arcsec na godzinę, prędkość ta jest tak mała, że za pierwszym razem gdy obiekt był obserwowany został pominięty! Większość przeglądów zewnętrznej części Układu Słonecznego nie było by w stanie wykryć planety dziewiątej, sklasyfikowały by ją jako zwykłą gwiazdę. Większość nie znaczy, że wszystkie! Otóż..

WISE – pracujący w zakresie podczerwieni, teleskop kosmiczny NASA ma takie możliwości. Część pracy została już wykonana, ale potrzebne są dalsze obserwacje.

Metod i technik obserwacji jest więcej, natomiast największym problem okazać się może obecne położenie planety, z danych które zostały naniesione na możliwe orbity planety dziewiątej wychodzi, że może ona się właśnie znajdować w najmniej przyjaznym do zbadania obszarze.. w tle Drogi Mlecznej i co gorsza blisko swojego aphelium…