Wcześniej w tym roku media podały, że amerykańscy naukowcy K. Batygin i M. Brown z Kalifornijskiego Instytutu Technologii w Pasadenie odkryli nową planetę w Układzie Słonecznym. Znajduje się poza Plutonem i ma podobny rozmiar do Plutona.
Ta planeta krąży wokół Słońca po wydłużonej orbicie z częstotliwością 15 tysięcy lat. W swoim składzie chemicznym jest bardzo podobny do Urana i Neptuna. Według naukowców obiekt ten został wybity z dysku protoplanetarnego w pobliżu Słońca około 4,5 miliarda lat temu.
Najbliższa odległość między tą planetą a Słońcem to około 200 jednostek astronomicznych. Naukowcy szacują maksymalną odległość na 600-1200 jednostek astronomicznych. W związku z tym można założyć, że orbita planety wykracza poza pas Kuipera, na którym znajduje się Pluton.
Potwierdzenie istnienia nowego ciała niebieskiego zajmuje pięć lat, aw przypadku pozytywnego wyniku, odkryty obiekt może stać się dziewiątą planetą Układu Słonecznego. Trzeba powiedzieć, że podejmowano również wcześniejsze próby poszukiwania Planety X, co doprowadziło do odkrycia takich planet jak Neptun (1864) i Pluton (1930).
Astronomowie obecnie szukają. Chodzi o to, że nie ustalono dokładnych współrzędnych nowej planety, naukowcy wskazali tylko tę część nieba, w której może się ona znajdować.
Po odkryciu w 2003 roku innego trans-Neptunowego obiektu, Sedny, naukowcy doszli do wniosku, że na obrzeżach Układu Słonecznego istnieje inny obiekt, który wpływa na orbity planet z pasa Kuipera. Sedna, czyli 76 jednostek astronomicznych od Słońca, musi być chroniona przed wpływem istniejących planet. Ale kiedy odkryto inne obiekty trans-neptunowe (2012 GB17, 2012 VP113), stało się oczywiste, że coś wpływa na ich trajektorie.
W trakcie badań astrofizycznych Batygin i Brown ogłosili podobieństwo orbit wszystkich znanych obiektów znajdujących się poza orbitą Neptuna w odległości ponad 230 jednostek astronomicznych od Słońca. Jednocześnie naukowcy oszacowali prawdopodobieństwo przypadkowej zbieżności orbit na nie więcej niż 0,007%. Co więcej, orbity tych obiektów, które znajdują się w większej odległości od Słońca niż inne ciała trans-Neptunian, mają tak podobne cechy, że zdaniem astrofizyków można to wytłumaczyć jedynie obecnością innej, dziewiątej planety Układu Słonecznego.
Naukowcy są pewni, że nowa planeta musi być wystarczająco daleko od gwiazdy i być masywna, aby wpływać na orbity wszystkich obiektów trans-Neptunian i Sedny w tej części przestrzeni, w której pole grawitacyjne znanych planet nie rozciąga się. Naukowcy stworzyli model matematyczny, który po raz kolejny udowodnił istnienie małych obiektów, których orbity są prostopadłe do płaszczyzny reszty Układu Słonecznego. Astrofizycy zasugerowali, że obiektami tymi mogą być asteroidy Centaury, położone pomiędzy orbitami Neptuna i Jowisza. Należy zauważyć, że wcześniejsi astronomowie nie mogli odgadnąć trajektorii ich ruchu.
Film promocyjny:
Brown i Batygin w swojej pracy rozważali kilka głównych parametrów ciał transneptunowych. Pierwszym z nich jest argument perycentrum, czyli kąt, który łączy punkt orbity najbliżej Słońca (peryhelium) i samą gwiazdę oraz kierunek od Słońca do punktu przecięcia się przez ciało równika niebieskiego. Drugim argumentem jest kąt między równonocą wiosenną, w której gwiazda przecina równik niebieski, a kierunkiem do węzła wstępującego. Trzecim argumentem jest kąt między ekliptyką (nachyleniem) a płaszczyzną orbity. Parametry te zostały przekształcone, aby pokazać, gdzie znajduje się peryhelium orbity i gdzie będzie rzutowany biegun orbity.
Bieguny orbitalne wszystkich sześciu obiektów tranneptunowych i punktów peryhelium, jak pokazano na modelu, są pogrupowane w taki sposób, że prawdopodobieństwo uderzenia w nie przez nową planetę wynosi ponad 99%. W tym samym czasie inne trzynaście ciał, które znajdują się w odległości 100-300 jednostek astronomicznych od Słońca, również ma podobne cechy, ale prawdopodobieństwo zbiegu okoliczności w tym przypadku nie przekracza pięciu procent. Uzyskane dane wskazują na masę nowej planety i konfigurację jej orbity. Aby określić te cechy, naukowcy musieli przeprowadzić symulację procesu ewolucyjnego wczesnego Układu Słonecznego. Model obejmował 40 embrionów ciał niebieskich (planetozymali), które powstają z pyłu dysku protoplanetarnego.
W utworzonym modelu obiekty te zostały usunięte na maksymalną odległość od Słońca przez 150-550 jednostek astronomicznych, a ich peryhelium znajdowało się w odległości 30-50 jednostek astronomicznych. Naukowcy wzięli pod uwagę przedział czasu równy 4 miliardom lat. W trakcie swoich badań zaobserwowali, jak te ciała niebieskie będą się zachowywać pod wpływem pól grawitacyjnych znanych planet i Planety X.
W modelu naukowcy próbowali dobrać różne parametry orbity nowej planety, umieszczając ją w różnych odległościach od Słońca. Rozważono trzy opcje masy obiektu: 0,1, 1 i 10 mas Ziemi. Ostatecznie naukowcy otrzymali ponad 190 różnych modeli.
Badania wykazały wiele interesujących rzeczy związanych z ruchem planetisimeli po orbitach. Poruszają się po niestabilnych, chaotycznych orbitach i mogą zderzać się ze sobą lub wylecieć z dysku protoplanetarnego. Po chwili trajektorie tych ciał niebieskich stabilizują się. Astronomowie wybrali parametry orbit, których peryhelium składało się z około 80 jednostek astronomicznych, ponieważ takie ciała niebieskie są dostępne do obserwacji w rzeczywistości. Naukowcy zdecydowali się nie sprawdzać pojedynczych obiektów, ale natychmiast sprawdzali całe zakresy wartości orbitalnych.
Następnie losowo wybrano 13 obiektów, które zostały usunięte ze Słońca na maksymalną odległość. Ta losowa selekcja była przeprowadzana kilkakrotnie. Stwierdzono, że bardzo niewiele symulacji daje zerowe prawdopodobieństwo. I tylko w przypadku, gdy masa Planety X była równa jednokrotnie lub dziesięciokrotnej masie Ziemi, zestaw symulacji odpowiadał obserwowanym procesom.
Naukowcy zasugerowali, że tajemnicza planeta, jeśli ma taką samą masę jak Ziemia, powinna być oddalona od Słońca o 200 jednostek astronomicznych, a peryhelium powinno osiągnąć 60 jednostek astronomicznych. Mówiąc najprościej, nowa planeta musi poruszać się po bardzo wydłużonej trajektorii. Jednak ta opcja została odrzucona przez naukowców, ponieważ nie uwzględniono w niej pasa Kuipera.
Jeśli założymy, że nowa planeta jest dziesięć razy większa i masywniejsza niż Ziemia, to można uzyskać kilka całkiem akceptowalnych opcji. Jednocześnie naukowcy nie rozważali opcji, w których masa nowej planety przekracza masę Ziemi ponad 10 razy, dlatego potrzebne są dodatkowe badania.
Do określenia innych parametrów orbity, w tym nachylenia orbity i argumentu peryhelium, zastosowano symulację 3D. W rezultacie udało się ustalić, że nachylenie orbity nowego ciała niebieskiego może wynosić od 20 do 40 stopni.
Według astronomów, podobnie jak wiele gigantycznych egzoplanet, nowa planeta jest gazowym olbrzymem. Wcześniej naukowcy byli w stanie ustalić, że można obliczyć promień takich ciał niebieskich na podstawie ich masy ze względu na istnienie statystycznej zależności między tymi cechami, wynoszącej około 0,34. W ten sposób możesz obliczyć przybliżony promień dziewiątej planety w Układzie Słonecznym - od dwóch do dziewięciu promieni Ziemi. Najprawdopodobniej ta planeta jest lodowym gigantem, takim jak Uran czy Neptun.
Należy również zauważyć, że naukowcy próbowali przewidzieć, które służby astronomiczne mogą odkryć nową planetę. Narzędziami, które mogą to zrobić, są naziemne teleskopy programu CRTS, a także teleskopy szybkiego reagowania i teleskopy panoramiczne Survey i Pan-STARRS. Jednym z najpotężniejszych jest Japoński Teleskop Subaru, który od 2015 roku obserwuje część nieba, na której podobno znajduje się większa część orbity dziewiątej planety. Całkiem możliwe, że po pewnym czasie naukowcy będą mogli zadowolić się nowymi informacjami o Planecie X.