Właściwości dynamiczne planetoid, obserwowane po raz pierwszy za pomocą Gran Telescopio CANARIAS, wskazują na możliwe wspólne pochodzenie i dają nam pierwsze wskazówki dotyczące istnienia jeszcze jednej planety za orbitą Plutona, tzw. Planety 9.
W 2000 roku odkryto pierwszy obiekt nowej klasy odległych obiektów Układu Słonecznego, krążących wokół Słońca w odległości znacznie większej niż Neptun: to tak zwane ekstremalne obiekty trans-neptunowe (ETNO, ang. extreme trans Neptunian objects). Ziemia krąży wokół Słońca w odległości równej 1 jednostce astronomicznej (1 AU) czyli ok. 150 milionów kilometrów, jednak obiekty klasy ETNO krążą wokół Słońca w odległości ponad 150 AU. Aby uzmysłowić sobie jak duża to odległość wystarczy przypomnieć, że Pluton oddalony jest od Słońca o 40 AU, a w momencie największego zbliżenia do Słońca znajduje się w odległości ok. 30 AU. To odkrycie stanowi swego rodzaju początek nowego podejścia do badania Układu Słonecznego. Jak dotąd udało się zidentyfikować 21 obiektów klasy ETNO.
[AdSense-A]
Od niedawna liczne badania wskazują, że parametry dynamiczne ETNO można wytłumaczyć, jeżeli założy się, że w Układzie Słonecznym istnieje jedna lub więcej planet o masie kilku mas Ziemi, krążących w odległości kilkuset AU. W 2016 roku badacze Brown i Batygin wykorzystali orbity siedmiu ETNO do przewidzenia obecności „superziemi” krążącej wokół Słońca w odległości około 700 AU. Jednak z uwagi na to, że takie obiekty znajdują się tak daleko od Słońca, bardzo trudno je dostrzec i jak dotąd jedynym z 21 obiektów trans-neptunowych obserwowanych spektroskopowo była Sedna.
Teraz zespół badaczy kierowanych przez naukowców z Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) we współpracy z Complutense University of Madrid wykonał kolejny krok w stronę fizycznego scharakteryzowania tych obiektów i potwierdzenia i obalenia hipotezy Planety 9. Naukowcy wykonali bowiem pierwsze obserwacje spektroskopowe obiektów 2004 VN112 oraz 2013 RF98 – obiektów szczególnie ciekawych pod względem dynamicznym ponieważ ich orbity są niemal identyczne a bieguny ich orbit różnią się o bardzo niewielki kąt. Takie właściwości wskazują na wspólne pochodzenie, a ich obecne orbity mogą być wynikiem przeszłych interakcji z hipotetyczną Planetą 9. Artykuł opublikowany ostatnio w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wskazuje, że owa para ETNO była kiedyś planetoidą podwójną, której elementy zostały od siebie oderwane wskutek spotkania z planetą znajdującą się poza orbitą Plutona.
Po prawej widma obu obiektów: 2004 VN112 i 2013 RF98 wykonane za pomocą GTC w zakresie widzialnym. Czerwone linie wskazują gradient widm. Źródło: Julia de Leon (IAC)
Aby dojść do tego wniosku, badacze wykonali pierwsze obserwacje spektroskopowe 2004 VN112 oraz 2013 RF98 w zakresie widzialnym. Spektra wykonano przy wydatnej pomocy astronomów Gianluci Lombardi i Ricardo Scarpa za pomocą spektrografu OSIRIS zainstalowanego na Gran Telescopio CANARIAS (GTC) na szczycie Roque de los Muchachos Observatory w La Palma. Zidentyfikowanie tych obiektów było nie lada wyzwaniem ponieważ ich duża odległość sprawiała, że ich ruch na niebie był wyjątkowo powolny. Następnie, naukowcy zmierzyli ich jasność widzialną i uściślili orbitę 2013 RF98, która dotąd była dość słabo określona. Badaczom udało się dojrzeć ten obiekt ponad minutę łuku od miejsca, w którym jego obecność przewidywały efemerydy. Obserwacje pozwoliły poprawić obliczenia orbit i zostały opublikowane przez Minor Planet Center (MPEC 2016-U18: 2013 RF98) – biuro odpowiedzialne za identyfikację obiekt i planetoid oraz pomiary ich parametrów orbitalnych.
Widma w zakresie widzialnym umożliwiają także określenie składu chemicznego. Mierząc nachylenie widma można określić czy na powierzchni obiektu znajduje się czysty lód – jak w przypadku Plutona, lub związki węgla. Widmo może także wskazać obecność amorficznych krzemianów takich jak odkryte chociażby na trojańczykach Jowisza. Wartości uzyskane dla 2004 VN112 i 2013 RF98 są niemal identyczne i podobne do obserwowanych fotometrycznie w przypadków dwóch innych ETNO – 2000 CR105 oraz 2012 VP113. Co ciekawe, Sedna – jedyny z tych obiektów wcześniej badany spektroskopowo – charakteryzuje się zupełnie innymi wartościami. Powyższe pięć obiektów stanowią część grupy siedmiu obiektów wykorzystanej do przetestowania hipotezy mówiącej o istnieniu Planety 9, która mówi, że wszystkie obiekty -poza Sedną – powinny mieć wspólne pochodzenie. Uważa się, że Sedna jest obiektem pochodzącym z wewnętrznych obszarów Obłoku Oorta.
[AdSense-B]
Podobne gradienty widma obserwowane w przypadku 2004 VN112 – 2013 RF98 wskazują na ich wspólne pochodzenie – tłumaczy julia de Leon, główna autorka artykułu i astrofizyczka z IAC. Zakładamy możliwość, że w przeszłości oba obiekty stanowiły układ podwójny, który został rozszczepiony wskutek bliskiego spotkania z masywniejszym obiektem. W celu sprawdzenia tej hipotezy, zespół wykonał tysiące symulacji numerycznych, w których sprawdzał jak bieguny orbity rozchodziłyby się w czasie. Wyniki symulacji wskazują, że potencjalna Planeta 9 o masie 10-20 mas Ziemi, krążąca w odległości 300-600 AU od Słońca mogła zaburzyć układ 2004 VN112-2013 RF98 jakieś 5-10 milionów lat temu.
Źródło: IAC