Źródło: Caltech/R. Hurt (IPAC)
Doktorantka z University of Michigan znalazła dwa nowe dowody wspierające teorię mówiącą o istnieniu dziewiątej planety w Układzie Słonecznym za orbitą Neptuna.
Niektórzy astronomowie uważają, że owa hipotetyczna planeta zwana Planet Nine/ Planet9 istnieje, ponieważ wskazują na to niektóre obiekty Układu Słonecznego, tzw. obiekty transneptunowe (TNO). Owe TNO to obiekty skaliste mniejsze od Plutona i krążące wokół Słońca w odległości większej niż Neptun. Jednak orbity najodleglejszych obiektów TNO – tych, których odległość od Słońca jest ponad 250 razy większa od odległości Ziemi od Słońca – także wskazują w tym samym kierunku. To właśnie zauważenie tego faktu jako pierwsze skłoniło astronomów do poszukiwań Planet9.
Aby owe TNO ustawiły się na orbitach, które obecnie zajmują, pod wpływem Planet9, musiałyby znajdować się w Układzie Słonecznym co najmniej od miliarda lat. Jednak część astronomów zauważa, że w tak długim okresie czasu część z nich albo zderzyłaby się z inną planetą, albo zostałaby wyrzucona w kierunku Słońca albo w przestrzeń kosmiczną pod wpływem oddziaływań grawitacyjnych z innymi ciałami.
Badania kierowane przez Juliette Becker, doktorantkę w z Wydziału Fizyki U-M składały się z dużego zestawu symulacji komputerowych, które pozwoliły na odkrycie dwóch informacji o takich TNO. Po pierwsze, badacze ustalili wersję Planet9, która najlepiej odpowiadałyby za obecny kształt Układu Słonecznego i za fakt, że TNO nie uległy wyrzuceniu ani zniszczeniu. Po drugie, symulacje przewidują proces zwany „przeskakiwaniem między rezonansami”, w którym obiekty TNO przeskakują między stałymi orbitami, dzięki czemu TNO nie są wyrzucane z Układu Słonecznego.
W każdej pojedynczej symulacji badacze testowali różne wersje Planet9, sprawdzając czy dana wersja planety wraz z jej oddziaływaniem grawitacyjnym powodowała powstanie takiego Układu Słonecznego jaki obecnie obserwujemy.
„Z tego zestawu symulacji odkryliśmy, że istnieją preferowane wersje Planet9, które pozwalałyby na dłuższe pozostawanie TNO na orbitach stabilnych, tym samym zwiększając prawdopodobieństwo powstania takiego US jaki obecnie możemy oberwować”, mówi Becker. „Dzięki tym symulacjom komputerowym, byliśmy w stanie określić, która wersja Planet9 odtwarza nasz układ planetarny – oczywiście przy założeniu, że Planet9 w ogóle istnieje”.
Grupa, w skład której wchodzą profesorowie fizyki David Gerdes oraz Fred Adams, jak i doktorantka Stephanie Hamilon oraz student Tali Khain, przeanalizowała rezonanse tych TNO z Planet9. Rezonans orbitalny zachodzi gdy obiekty w układzie okresowo wywierają na siebie wpływ grawitacyjny, co z czasem powoduje powstanie pewnego schematu spotkań takich obiektów.
W tym przypadku badacze odkryli, że okresowo Neptun wyrzuca TNO ze swojego rezonansu orbitalnego, ale zamiast wysyłać TNO w kierunku Słońca, na zewnątrz Układu Słonecznego lub w kierunku innej planety, coś innego przechwytuje TNO i ustawia je w innym rezonansie ze sobą.
„Ostatecznym celem naszych badań jest bezpośrednie zaobserwowanie Planet9 – wzięcie teleskopu, skierowanie go na niebo i ujrzenie światła słonecznego odbitego od powierzchni Planet 9”, mówi Becker. „Ale jak dotąd nie udało nam się jej odnaleźć, dlatego pozostają nam tylko takie pośrednie metody badań i poszukiwań”.
Astronomowie mają także nowo odkryty TNO do włączenia w swoje pośrednie metody poszukiwania Planet9. W ramach programu Dark Energy Survey duża grupa naukowców odkryła kolejny obiekt transneptunowy o wysokim nachyleniu orbity względem płaszczyzny Układu Słonecznego. Orbita nowego obiektu nachylona jest pod kątem 54 stopni względem płaszczyzny orbit planetarnych.
Analizując ten obiekt, Becker wraz ze swoim zespołem odkryła, że także może on doświadczać „przeskakiwania między rezonansami” w obecności hipotetycznej dziewiątej planety. Fakt ten wskazuje, że zjawisko to rozciąga się nawet na bardziej nietypowe orbity.
Źródło: University of Michigan