Vad händer i fjärran av vårt solsystem? Finns det en Planet 9 där ute?
Utanför vårt yttersta ytor finns kroppar på banor som inte är vettiga i vårt åtta-planet solsystem. Det verkar finnas en oupptäckt kropp där ute, flera gånger mer massiv än jorden, och formar banorna till några Kuiper Belt Objects (KBOs) och driver astronomer att se djupare och grundligare in i vårt system.
Det de letar efter är den mystiska, och hittills obevisade, nionde planeten.
Försöket att förstå vårt solsystem är en av våra äldsta uppdrag, och även om vår katalog över objekt i det inre solsystemet är ganska omfattande, är vår kunskap om det yttre systemet allt annat än komplett. För astronomer är det fortfarande skrämmande att observera detaljerna i det yttre systemet. Men de fortsätter arbeta på det. Och ju mer de tittar på beteendet hos avlägsna föremål i Kuiper Belt, desto mer bevis för att de håller upptäckt för Planet 9.
"Att förstå solsystemets storskaliga arkitektur är ett av mänsklighetens äldsta sysselsättningar och rankas bland naturvetenskapens stora utmaningar."
från tidningen ”The Planet Nine Hypothesis” av Batygin et. al. 2019.
The Planet 9 Backstory
Historien om Planet 9 började på allvar i början av 2016, då astronomerna Mike Brown och Konstantin Batygin publicerade ett papper som heter "Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System." (Det var prat om andra oupptäckta planeter innan dess, men det var mestadels bara skrav från tennfoliebrigaden, om "Nibiru" eller "Planet X." Men desto mindre sagt om det, desto bättre.)
I sitt papper 2016 visade Batygin och Brown att det finns grupper av KBO: er vars banor är formade på ett sådant sätt att endast närvaron av en annan planet kan förklara dem: Planet 9. Medan banan för de flesta KBO: er visar tydliga bevis på att de är hyrda av Neptun, ett betydande antal extremt avlägsna KBO: er inte. Deras banor verkar vara inriktade på en avlägsen punkt.
I det uppsatsen behandlar författarna den skillnaden och säger: ”Vi finner att den observerade omloppsriktningen kan upprätthållas av en avlägsen excentrisk planet med en massa som är större än ~ 10 jordmassor, vars bana ligger i ungefär samma plan som de avlägsna Kuiper bälteobjekt ... ”
Deras papper baserades delvis på närvaron av Sedna, en mindre planet som först upptäcktes 2003. Det är aphelion, eller längst avstånd från solen, var över 900 astronomiska enheter (AU.) Vid den tiden var Sedna det kallaste, mest avlägsna objektet som vi visste om i solsystemet. Sednas mycket långsträckta omlopp förklarades först som ett resultat av Neptuns gravitationella inflytande. Problemet är att det aldrig kommer tillräckligt nära Neptune.
Men Sedna var bara början. Det är en av en grupp objekt som kallas extrema trans-neptuniska objekt (eTNOs). Så småningom upptäcktes fler av dessa avlägsna föremål.
“Biden”, eller 2012 VP 113, upptäcktes 2012. “Goblin”, eller 2015 TG 387, upptäcktes 2015. Sedan 2018 upptäckte astronomer “FarOut”, eller 2018 VG18. Var och en av dessa objekt är längre och längre bort.
Senast, faktiskt bara för några dagar sedan, upptäckte astronomer vad de skämt hänvisar till som FarFarOut. Inte mycket är känt om denna planet än, men det är det längsta objektet som hittills hittats i vårt solsystem.
Hur de hittar bevis för Planet 9
Många av de avlägsna kropparna som pekar på förekomsten av Planet 9 hittades medan ett team av astronomer under ledning av Dr. Scott Sheppard från Carnegie Institute for Science faktiskt letade efter Planet 9. Naturligtvis har de inte hittat den hypotetiska planeten ännu, men de fortsätter att hitta fler bevis.
Dessa föremål är extremt svaga och svåra att upptäcka. Arbetet med att hitta dem görs till stor del av datorer. Kraftfulla teleskop är riktade mot delar av himlen under perioder, och exponeringar tas med några minuters intervall. Men att göra detta genererar en enorm mängd data; alldeles för mycket för astronomer att sila igenom.
Istället dess datorer som gör mycket av det rutinmässiga arbetet. Astronomerna använder algoritmer för att låta datorn leta efter rörliga föremål mot bakgrund av stjärnor, och när datorn hittar en så flaggar den den. Sedan tittar astronomerna och ser om datorn hade rätt. De gör sedan uppföljningsobservationer för att bekräfta resultaten.
Nytt bevis för Planet 9
"Sökandet efter Planet Nine är redan i full gång, och det är troligt att om Planet Nine - som förutses här - kommer att upptäckas inom det kommande decenniet."
från “The Planet 9 Hypothesis,” Batygin, Brown, Adams och Becker, 2019.
Nu ger två nya studier oss nya bevis till stöd för Planet 9.
Den första kallas "Orbital Clustering in the Distant Solar System" från Konstantin Batygin och Michael Brown, paret astronomer som ursprungligen föreslog existensen av Planet 9. Den andra är "The Planet 9 Hypothesis" också av Batygin och Brown, med Fred Adams och Juliette Becker, båda från University of Michigan.
I det första uppsatsen "Orbital Clustering in the Distant Solar System" kasta författarna ner klingan. De säger att antingen finns det en Planet 9 där ute som formar banorna till avlägsna föremål, eller så finns det en observationsförskjutning på jobbet. De försökte förstå vilka observationsförskjutningar som kan spelas och satte sig sedan ut för att kvantifiera dem noggrant.
Som tidigare nämnts delar de avlägsna föremål som antyder Planet 9 gemensamma banor. Det är vad hela denna Planet 9-sak handlar om. För att vara mer exakt är deras längsgående periheljoner grupperade, och vad som kallas deras orbital polpositioner är också grupperade. I uppsatsen drar författarna slutsatsen att deras sannolikhet bara är 0,2% att detta är slumpmässigt. Som de säger i sitt papper, "... den statistiska betydelsen av denna gruppering är nu svår att diskontera."
Den andra uppsatsen som ger nya bevis för Planet 9 kallas helt enkelt "Planet 9-hypotesen."
I den här artikeln gör författarna återigen fallet att även om mycket av orbitalbeteendet hos avlägsna Kuiper Belt Objects lätt förklaras och förutsägbart i termer av vårt åtta-planet solsystem, vissa är det helt enkelt inte. De pekar specifikt på ”observerad fysisk gruppering av banor med halv-stora axlar över? 250AU, frigöring av perihelia av utvalda Kuiper-bälteobjekt från Neptune, liksom det dynamiska ursprunget till starkt lutande / retrograd långa banor. Sammanfattningsvis är det inte meningsfullt om vi begränsar oss till vårt åtta-planet solsystem för att förklara dem.
I inledningen påminner de oss om att det bara var under de senaste decennierna som vi har börjat hitta alla de mindre kropparna i utkanten av solsystemet. Som de säger i tidningen, "... det senaste kvartalhundradet bevittnade upptäckten och karakteriseringen av en mångfaldig samling av små isiga föremål som bor i de yttre delarna av vårt solsystem ..." Och medan de flesta kroppar överensstämmer med Neptunus och andra planeter, vissa gör det inte.
"De mest extrema medlemmarna i denna befolkning spårar dock mycket långsträckta banor med perioder uppmätta i årtusenden och uppvisar ett antal nyfikna banor," säger författarna. Återigen är det vad författarna kallar ”slående anpassning” av deras excentriska banor, den gemensamma lutningen av orbitalplanen och ”perihelionavstånd som sträcker sig långt utanför Neptuns gravitationella räckvidd”, som kräver förklaring.
Denna metod för att dra slutsatsen att en planet existerar genom sin gravitationseffekt på andra kroppar, innan den observerade planeten själv, har testats tidigare. Det lyckades med att upptäcka Neptunus, men misslyckades när den förutspådde existensen av en annan föreslagen stjärna som heter Nemesis.
Så vad är det där som sträcker dessa föremål till så avlägsna perihelioner? De säger att endast en extremt avlägsen och tillräckligt massiv planet kan förklara allt detta: Planet 9. Mycket av uppsatsen förklarar hur Neptunus upptäcktes genom att observera rörelserna från andra kroppar och dra en parallell med Planet 9-hypotesen. De går också igenom några tidigare förslag från andra astronomer om att en annan planet kan lura oupptäckt i solsystemet och forma banorna till KBO: er.
Med varje uppsats, och med varje ny upptäckt av en avlägsen KBO med konstiga omloppsegenskaper, blir fallet för Planet 9 starkare. Men direkt observation är fortfarande guldstandarden, och hittills har det undvikit oss. Men kanske inte så mycket längre.
I slutsatsen av ”The Planet 9 Hypothesis” säger författarna, ”Sökningen efter Planet Nine är redan i full gång, och det är troligt att om Planet Nine - som planeras här - kommer att upptäckas inom det kommande decenniet. ”
Det kan finnas en annan förklaring till banorna i dessa avlägsna kroppar som inte kräver en Planet 9. Ett papper som publicerades i januari 2019 kallade ”Shepherding in a Self-Gravitating Disk of Trans-Neptunian Objects” föreslog att en klump av isiga kroppar tillsammans kan orsaka udda banor i dessa avlägsna världar, och att en nionde planet inte behövs för att förklara dem.
Att hitta Planet 9 skulle vara en viktig triumf för astronomer. Upptäcktstakten för nya föremål i Kuiper Beltet snabbare. Med nyare, bättre teleskop som kommer online och med förbättrade datorer och algoritmer som utvecklas kommer det att bli svårare och svårare för någon planet, särskilt en som kan vara tio gånger jordens massa, att dölja.
Källor:
- Forskningsdokument: Orbital Clustering in the Distant Solar System
- Forskningsdokument: The Planet Nine Hypothesis
- Forskningsdokument: BEVIS FÖR EN DISTANT GIANTPLANET I SOLSYSTEMET
- Pressmeddelande: Mer stöd för Planet Nine
- Forskningsdokument: SHEPHERDING IN A SELF GRAVITATING DISK OF TRANS-NEPTUNIAN OBJECTS
- Pressmeddelande: Caltech-forskare hittar bevis på en riktig nionde planet
