Najciekawsze w astronomii jest oczywiście zaglądanie w nieznane i odkrywanie czegoś nowego w głębokiej otchłani kosmosu. A kiedy ślady „czegoś nowego” pojawiają się na naszym kosmicznym progu, globalnego podniecenia nie da się już ukryć, drży ono na całym świecie, zaglądając we wszystkie pęknięcia. Mówimy o osławionej „dziewiątej planecie”: hipotetycznym świecie, który, jak się uważa, wywiera grawitacyjny wpływ na zewnętrzny Układ Słoneczny, a raczej na zamarznięte pola asteroid daleko poza orbitą Plutona.
W styczniu astronomowie z Caltech Mike Brown i Konstantin Batygin ogłosili odkrycie, że grupa obiektów w pasie Kuipera - za Plutonem - miała dziwną orbitę. Pas Kuipera i ogólnie rzecz biorąc dziwność często idą w parze, ale w tym przypadku ruch małych obiektów wskazywał na inny tajemniczy obiekt, który mógł przyciągać te obiekty grawitacyjnie, dając początek dziwnej synchroniczności.
Znalezienie planet w zewnętrznym Układzie Słonecznym nie jest łatwe. Chociaż mamy bardzo potężne obserwatoria, które mogą zobaczyć drobne szczegóły w galaktykach miliony lat świetlnych od Ziemi, i teleskopy, które mogą wskazać ruchy maleńkich asteroid przebijających się przez wewnętrzny Układ Słoneczny, zewnętrzny Układ Słoneczny pozostaje w dużej mierze tajemniczym i niezbadanym regionem. przestrzeń lokalna. Jeśli skromna planeta krąży wystarczająco daleko od Słońca, będzie zbyt mała i zbyt zimna, aby mogła zostać zauważona przez obserwatoria. A jeśli nie można go wykryć podczas przeglądu nieba, potężne teleskopy nie będą wiedzieć, gdzie wycelować. Te odległe planety będą tylko punktami w oceanie gwiazd. W końcu kosmos jest bardzo duży, a odkrycia planet wymagają połączenia umiejętności,dokładne instrumenty, a nawet powodzenia.
Skład dziewiątej planety według Mordasiniego i Lindera od góry do dołu: atmosfera - H / He; warstwa gazowa - H / He; lód - H20; płaszcz krzemianowy - MgSiO3; żelazny rdzeń - Fe
W przypadku dziewiątej planety nie została ona jeszcze bezpośrednio zaobserwowana; podobnie jak w przypadku odkrycia Neptuna w 1846 r., to ruch innych obiektów w Układzie Słonecznym może wskazywać na obecność czegoś dużego w tym obszarze. Astronomowie w sprytny sposób badają trajektorię sondy New Horizons, mając nadzieję, że zobaczą jakiekolwiek nieuwzględnione odchylenia od planowanej ścieżki przez Pas Kuipera, które mogą również wskazywać na grawitację dziewiątej planety.
Jednocześnie naukowcy z Uniwersytetu w Bernie w Szwajcarii postanowili pójść jeszcze dalej i spróbować zdefiniować ramy określające, jak duża i „ciepła” może być planeta. Ich badania zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Zgodnie z modelami Browna i Batygina dziewiąta planeta powinna mieć wysoką eliptyczną orbitę i zbliżać się nie bliżej niż 200 AU. e. (200 odległości od Ziemi do Słońca, 4 razy dalej niż odległość od Słońca do Plutona) i nie dalej niż 1200 AU. e. Krótko mówiąc, ten świat jest daleko poza granicami naszego „klasycznego” Układu Słonecznego, a nawet poza najbardziej odległym znanym dzisiaj obiektem w Układzie Słonecznym, planetą karłowatą Eris (znajduje się na 100 AU). Eris została również odkryta przez Browna w 2005 roku, a odkrycie to doprowadziło następnie do degradacji Plutona.
Film promocyjny:
Po tym, jak planety nie znaleziono w badaniach w podczerwieni, astronomowie z Berna Christoph Mordasini i doktorantka Esther Linder zamierzają rozszyfrować dodatkowe cechy dziewiątej planety za pomocą znanych modeli ewolucji planet, które są stosowane do planet krążących wokół innych gwiazd - egzoplanet.
Brown i Batygin oszacowali masę dziewiątej planety na podstawie wpływu grawitacji, jaki ma ona w teorii. Planeta musi być 10 razy masywniejsza od Ziemi, co czyni ją swego rodzaju „mini-Uranem” - miejscem z litym jądrem i zimną gęstą warstwą gazu.
Pomimo faktu, że dziewiąta planeta nie została jeszcze pokazana w badaniach w podczerwieni (takich jak WISE NASA), naukowcy określili już górną granicę fizycznych rozmiarów dziewiątej planety i ustalili jej przybliżoną masę, odległość od Słońca i możliwy model powstawania planet. Na podstawie tych danych Mordasini i Linder stworzyli wyobrażenie o temperaturze i wielkości planety.
Zgodnie z ich obliczeniami dziewiąta planeta powinna mieć promień 3,7 Ziemi i temperaturę górnych warstw atmosfery -226 stopni Celsjusza. Liczby te pochodzą z szacowanej orbity dziewiątej planety wokół naszego Słońca i wieku Układu Słonecznego; hipotetyczny świat powinien był uformować się w dysku protoplanetarnym naszego Słońca, który zaczął się kondensować w planety około 4,6 miliarda lat temu.
Przy tak dużej odległości od Słońca może być dla nas zaskoczeniem, że dziewiąta planeta jest oczywiście zimna, ale wciąż cieplejsza niż przewidywano przez samo ogrzewanie słoneczne. Gdy planety się formują, energia ich rdzeni może utrzymywać płynność jelit przez miliardy lat. Ciepło to rozprasza się powoli i można je obserwować za pomocą bardzo czułych teleskopów na podczerwień.
Temperatura dziewiątej planety na poziomie 47 kelwinów (-226 stopni Celsjusza) oznacza, że „promieniowanie planety przeważa nad chłodzeniem jądra, w przeciwnym razie temperatura wynosiłaby tylko 10 kelwinów”, pisze Linder. „Jej wewnętrzna siła jest o 1000 większa niż może wchłonąć”. Oznacza to, że odbite światło słoneczne będzie pomijalne w porównaniu z wewnętrznym ogrzewaniem wytwarzanym przez ten świat, dzięki czemu jego sygnał podczerwony będzie znacznie silniejszy niż gdybyśmy szukali odbitego światła słonecznego w zakresie długości fal optycznych. Jest to oczywiste dla astronomów poszukujących lodowych obiektów z dala od Słońca, ale w przypadku Planety Dziewiątej, która może być najgorętszym obiektem na obrzeżach Układu Słonecznego, trudno nazwać coś „ciepłym” o temperaturze 47 stopni powyżej zera bezwzględnego. „Ciepło” to termin względny.
Opierając się na kilku wskazówkach dotyczących natury Planety Dziewiątej, warto zobaczyć, jak ten hipotetyczny świat nabierze kształtu. „Dzięki naszym badaniom domniemana planeta 9 nie jest już tylko masą punktową, ale nabiera kształtu i właściwości fizycznych” - mówi Mordasini.
Astronomowie używają obecnie obserwacji i modeli Browna i Batygina do śledzenia możliwej lokalizacji Planety Dziewiątej, ale mając do dyspozycji dane w podczerwieni, bardzo trudno będzie wyizolować świat.
Jak wygląda dziewiąta planeta? Być może będziemy musieli poczekać, aż w pobliżu Cerro Tololo w Chile powstanie Wielki Synoptyczny Teleskop Obserwacyjny. Dopiero wtedy będziemy w stanie udowodnić, że ten świat na pewno istnieje i zrozumiemy, czy to naprawdę mała planeta gazowa, czy coś zupełnie innego. Tymczasem takie badania teoretyczne pomagają nam nie tylko śledzić położenie Planety Dziewiątej, ale także dają nam kuszącą możliwość zobaczenia, jak wygląda Planeta Dziewiąta iz czego jest zrobiona.
A jednak sednem tych badań jest hipotetyczna planeta, która została utworzona z dysku protoplanetarnego naszego Słońca, podobnie jak inne nasze planety. Istnieje jednak możliwość, że dziewiąta planeta została przechwycona z innego układu gwiazd (taki scenariusz mógłby wyjaśniać dużą ekscentryczność przewidywanej orbity). Dopóki nie zobaczymy tej planety, nie będziemy w stanie dokładnie zrozumieć, czy narodziła się w naszym Układzie Słonecznym, czy nie.