20 stycznia 2016 roku naukowcy Konstantin Batygin i Michael Brown z Kalifornijskiego Instytutu Technologii ogłosili, że znaleźli dowody na istnienie masywnej planety na skraju Układu Słonecznego. Na podstawie symulacji matematycznych i komputerowych przewidzieli, że planeta powinna być super-Ziemią, od dwóch do czterech razy większa od Ziemi i 10 razy masywniejsza. Obliczyli również, że biorąc pod uwagę odległość planety i jej ekstremalnie wydłużoną orbitę, planeta krąży wokół Słońca za 10 000–20 000 lat.
Od tamtej pory wielu naukowców odpowiedziało własnymi badaniami na temat możliwego istnienia tej tajemniczej „dziewiątej planety”, jak ją tymczasowo nazwano. Jedno z najnowszych badań zostało przeprowadzone na Uniwersytecie Arizony. Naukowcy wykazali, że ekstremalne ekscentryczności odległych obiektów z pasa Kuipera mogą wskazywać, że przecinały się one w przeszłości z masywną planetą.
W tym czasie było już wiadomo, że w pasie Kuipera znajduje się kilka obiektów, których dynamika różni się od pozostałych. Podczas gdy większość z nich podlega grawitacji gazowych olbrzymów na ich obecnej orbicie (takich jak Neptun), niektórzy członkowie rozproszonego dysku populacji pasa Kuipera mają niezwykle bliskie orbity.
Kiedy Batygin i Brown po raz pierwszy ogłosili swoje znalezisko w styczniu, zauważyli, że obiekty te były silnie zgrupowane w stosunku do pozycji ich peryhelium i płaszczyzn orbitalnych. Co więcej, ich obliczenia wykazały, że szanse na powstanie takiego układu są niezwykle małe (prawdopodobieństwo oszacowano na 0,007%).
Zamiast tego zasugerowali, że za określenie orbit tych obiektów odpowiada odległa ekscentryczna planeta. W tym celu planeta musi być dziesięć razy masywniejsza niż Ziemia, a jej orbita musi leżeć na tej samej płaszczyźnie (ale z peryhelium odchylonym o 180 stopni od peryhelium obiektów).
Taka planeta nie tylko oferuje wyjaśnienie obecności obiektów podobnych do Sedny, znajdujących się w peryhelium, to znaczy planetoid o wyjątkowo ekscentrycznych orbitach wokół Słońca. Pomaga również wyjaśnić, skąd pochodzą odległe i silnie odchylone obiekty z zewnętrznego układu słonecznego, ponieważ ich pochodzenie pozostaje niejasne do dziś.
W swojej pracy naukowcy z University of Arizona - w tym profesorowie Renu Malhotra, dr Katrin Volk i Jiang Wong - przyjęli inną perspektywę. Spekulowali, że jeśli dziewiąta planeta przecina się z pewnymi bardzo ekscentrycznymi obiektami z pasa Kuipera, istnieje duże prawdopodobieństwo, że jej orbita jest w rezonansie z tymi obiektami.
Film promocyjny:
Tak więc małe ciała były stale wyrzucane z Układu Słonecznego z powodu spotkań z dużymi obiektami, które naruszały ich orbity. Aby uniknąć wyrzucenia, małe ciała muszą być chronione rezonansem orbitalnym. I chociaż te małe i duże obiekty mogą przecinać ścieżki orbity, nigdy nie zbliżają się wystarczająco blisko, aby wywierać na siebie silny wpływ.
W ten sposób Pluton pozostał częścią Układu Słonecznego, pomimo ekscentrycznej orbity, która okresowo przecina ścieżkę Neptuna. Chociaż orbity Neptuna i Plutona przecinają się, nigdy nie zbliżają się wystarczająco blisko, aby wpływ Neptuna mógł wypchnąć Plutona z Układu Słonecznego. Z tego samego powodu naukowcy zasugerowali, że obiekty Pasa Kuipera odnotowane przez Batygina i Browna mogą znajdować się w rezonansie orbitalnym z dziewiątą planetą.
W liście do Universe Today Malhotra, Wolf i Wong opisali, co następuje:
„Obiekty z pasa Kuipera, które badaliśmy w naszej pracy, różnią się od innych, ponieważ mają bardzo odległe i bardzo wydłużone orbity, ale ich najbliższe podejście do Słońca nie jest wystarczająco blisko, aby Neptun miał na nie znaczący wpływ. Tak więc mamy sześć z tych obiektów, na których orbity mają niewielki wpływ znane planety naszego Układu Słonecznego. Ale jeśli w kilku. Oznacza to, że istniała inna planeta ze Słońca, jeszcze nie odkryta, wpłynie to na sześć z tych obiektów."
Po zbadaniu okresów orbitalnych wielu obiektów - Sedna, 2010 GB174, 2004 VN112, 2012 VP113 i 2013 GP136 - doszli do wniosku, że hipotetyczna planeta o okresie orbitalnym 17177 lat (o półosi 665 AU) musi koniecznie mieć z nimi okresowe relacje. obiekty. Odpowiada to parametrom 10 000–20 000 lat okresu orbitalnego, o którym mówili Batygin i Brown.
Ich analiza zakłada również, jaki rodzaj rezonansu planeta ma z wyznaczonymi obiektami. Okres orbitalny Sedny powinien być w rezonansie z planetą w 3: 2, 2010 GB174 - 5: 2, 2994 VN112 - 3: 1, 2004 VP113 - 4: 1, 2013 GP136 - 9: 1. Taki rezonans po prostu nie mógłby powstać przy braku dużej planety.
„Aby namacalny rezonans pojawił się w zewnętrznym Układzie Słonecznym, jeden z obiektów musi mieć masę, która może mieć silny wpływ grawitacyjny na drugi” - piszą naukowcy. „Niezwykłe obiekty z pasa Kuipera nie są wystarczająco masywne, aby rezonować ze sobą, ale fakt, że ich okresy orbitalne przypadają na obszar prostych relacji, może oznaczać, że rezonują z masywnym niewidzialnym obiektem”.
Szczególnie zachęcające, ich odkrycia mogą zawęzić zakres możliwych lokalizacji planety dziewięć. Ponieważ każdy rezonans orbitalny zapewnia geometryczne połączenie między zaangażowanymi ciałami, konfiguracje rezonansowe tych obiektów mogą pomóc astronomom w znalezieniu odpowiednich punktów w naszym Układzie Słonecznym, których powinni szukać.
Ale oczywiście Malhotra i jej koledzy otwarcie przyznają, że pozostało kilka nieznanych zmiennych i potrzebna jest dalsza obserwacja w ramach badań, aby potwierdzić istnienie dziewiątej planety:
„Istnieje kilka niewiadomych. Orbity tych ekstremalnych obiektów z pasa Kuipera nie są dobrze znane, ponieważ poruszają się one bardzo wolno na niebie, a my obserwujemy tylko niewielki ułamek ich ruchu orbitalnego. Zatem ich okresy orbitalne mogą różnić się od obecnych szacunków, a niektóre z nich mogą wyjść z rezonansu z hipotetyczną planetą. Istnieje również możliwość, że okresy orbitalne tych obiektów są ze sobą powiązane; nie zaobserwowaliśmy jeszcze wielu takich obiektów i mamy ograniczone dane”.
Astronomowie i będziemy czekać na dalsze obserwacje i obliczenia. Ale w międzyczasie musimy przyznać, że możliwość istnienia dziewiątej planety jest bardzo intrygująca. Być może wszystkich dziewięciu wojowników ponownie znajdzie się w szeregach planet naszego Układu Słonecznego (przepraszam Plutona).