Scott Sheppard körülbelül 15 percet vesz igénybe ahhoz, hogy a Carnegie Intézet Földi mágnesességének osztályán dolgozzon, egy Washington DC-ben működő kutatóintézetben, amelyet eredetileg 1904-ben alapítottak, hogy támogassák a Föld mágneses mezőjének feltérképezését szolgáló expedíciókat. Manapság az egyetemen minden tudományág bolygó tudósai vannak, köztük Sheppard is, aki a szélsőséges külső Naprendszer égitestét vizsgálja. Azt mondja, hogy járása közben kapja meg a legjobb ötleteit, és általában bosszantja a kereszteződéseket, amelyek éppen annyi figyelmet igényelnek, hogy megakadályozzák az elme ezen a megmagyarázhatatlanul építő módon való vándorlását. Figyelembe véve Sheppard meggyőződését, hogy egy nagy, felfedezetlen bolygó körül kering a nap a Plutonon túl, csak el lehet képzelni, hová sétál elméje reggeli sétáin.
Az a gondolat, hogy egy hatalmas bolygó, az úgynevezett Planet 9 vagy X bolygó, olyan nagy távolságra létezik, hogy ezt még nem sikerült megtalálnunk, csillagászok szerte a világon nyomokat keresnek az égbolton. Sheppard, aki felfedezte a Naprendszerben a legtávolabbi tárgyakat, úgy véli, hogy ezeknek a kisebb bolygóknak az orbitális útvonalait valószínűleg a hipotetikus 9. bolygó gravitációs hatása formálja. És ma csapata ma bejelentette, hogy újabb rendkívül távoli kis bolygó - a Naprendszer második legtávolabbi ismert tárgya az átlagos távolság alapján -, amely szintén hordozza az űrkőzet megkülönböztető jelét egy fel nem fedezett óriási bolygó markolataiban.
„Egy évszázad után találunk bolygót, igaz? Tehát itt az ideje, hogy újra megtaláljuk őket ”- mondja Sheppard.
A Goblin
Az új objektum, hivatalosan 2015 TG387 néven kering, egy belső égbolt-objektum néven ismert éghajlati testekkel, vagy extrém-transz-Neptuniai objektumokkal (ETNO-k) jár. A szikla- és jégtest, amelyet a felfedező csapat "Goblin" -nek neveztek, jelenleg körülbelül 80 csillagászati egység (AU) van a naptól, vagyis körülbelül kétszerese a Plútó átlagos távolságának. A Goblin azonban egy nagyon hosszúkás pályán halad, amely a naprendszerünk legtávolabbi legtávolabbi pontjához vezet, és 2300 AU-ig kilép a 40 000 éves napos körüli útja során.
De ugyanolyan érdekes, mint a tárgy felerősítése vagy annak legtávolabbi pontja a naptól, a Goblin talán még érdekesebb perióliájának vagy legközelebbi pontjának. A kisebb bolygó, amelynek becslése szerint körülbelül 300 kilométer átmérőjű (körülbelül egy hetedike Plútó méretének), csak 65 AU-ra (hat milliárd mérföld) érkezik. Mivel a legközelebbi megközelítés valójában egyáltalán nem közel áll, Sheppard szerint a Goblint alig érinti az olyan hatalmas bolygók, mint például a Jupiter és a Neptunusz gravitációja.
"Soha nem érkezik oda, ahol az óriási bolygók vannak" - mondja. "Ezen tárgyak közül csak három marad fenn."
A 2015-ös új, szélsőséges törpe bolygó, valamint a 2012-es VP113 és Sedna szélsőséges törpe bolygó keringési pályái a Naprendszer többi részéhez viszonyítva. A 2015-ös TG387-et a felfedezők "The Goblin" -nek hívták, mivel az ideiglenes megnevezése TG-t tartalmaz, és a tárgyat először Halloween közelében látták. A 2015-ös TG387 nagyobb félvezető tengelye van, mint akár a 2012 VP113, akár a Sedna, ami azt jelenti, hogy sokkal távolabb esik a naptól a pályája legtávolabbi pontján, amely körülbelül 2300 AU. (Roberto Molar Candanosa és Scott Sheppard, a Carnegie Tudományos Intézet jóvoltából) A másik kettő a Sedna és a 2012-es VP113, amelyek periheliája 76, illetve 80 AU, bár soha nem utaznak olyan messze, mint a Goblin. Együtt tekintve, ez a három objektum elkísérlő képet készíteni távoli birodalmukról. Elválasztják őket a Naprendszer többi részétől, védettek annak befolyására, és mindazonáltal az ég ugyanazon részén jelennek meg.
"Ha megnézzük a Sednát, és a VP113-ot, és néhány más szélsőséges tárgyat nézzünk meg ezekkel a nagyon távoli pályákkal, akkor mindegyik nagyon hasonló" - mondja Sheppard. „Mindegyik az ég ugyanazon részén van csoportba sorolva, és ugyanabban a helyen járnak perihelionokba - a Naphoz való legközelebbi megközelítésükhöz -, és arra számíthat, hogy véletlenszerűen jelenik meg az égbolton. ... ezért gondoljuk, hogy van egy nagyobb bolygó odakint, mert ezeket a tárgyakat ilyen típusú pályákra piszkálja. ”
Más szélsőséges távolságra kerülő kisebb bolygók keringnek, mint például a 2014 FE72, amely az átlagos távolság alapján a legtávolabbi ismert objektum, de hajlamosak közelebb lenni az óriásbolygókhoz. A 2014-es FE72 például közelebb állhat a naphoz, mint Plútó a legközelebbi megközelítésnél. Ezeknek a tárgyaknak a meggyőző magyarázata az, hogy egy ponton túl közel járultak el az egyik gázipari óriáshoz, és szélsőséges távolságra haladtak, majdnem teljesen kitolták őket - de amikor ez megtörténik, a sziklás tárgyak hajlamosak visszafordulni a pont közelébe. ahonnan kiszabadultak.
A Goblin, a Sedna és a 2012 VP113 esetében valami más csapdába ejtette őket egy magányos pályán, igazítva, de eltekintve a bolygók kis szomszédságától.
A felfedezetlen bolygó árnyéka
Az a valószínűség, hogy egy felfedezetlen hatalmas bolygó létezik-e, tíz-ezer évente szélsőséges távolságonként lassan körözve a napot, attól függ, hogy ki kérdezi. A maga részéről Sheppard, aki tucatnyi apró bolygót, üstökösöt és holdat fedezett fel, a 9. bolygó esélyeit körülbelül 80 vagy 85 százalékra helyezné - és ő még nem a legoptimistább.
„Bizalmam körülbelül 99, 84 százalék.” - mondja Konstantin Batygin, a bolygó-asztrofizikus és a Kaliforniai Technológiai Intézet adjunktusa. Batygin elméleti modelleket készít a külső Naprendszerről, hogy a 9. bolygóra vonatkozó tippeket keressen, és számos olyan kisebb bolygón összekapcsolja a számokat, amelyek különböző csoportokba csoportosulnak, és tucatnyi orbitális tényező befolyásolja. A Caltech kollégájával, Michael Brown-nal írt 2016. évi tanulmánya a 9. bolygó talán a legerõsebb esetét vázolta fel, és arra a következtetésre jutott, hogy csak egy százalék valószínûséggel áll fenn ezen objektumok csoportosítása véletlenszerűen.
„Ez a test egy hatalmas új kiegészítés” - mondja Batygin a Goblinról. "Nagyon erősíti a 9. bolygó esetét."
A 2015-ös TG387 összehasonlítása 65 AU-val a Naprendszer ismert bolygóival. A Szaturnusz 10 AU-nál látható, a Föld természetesen 1 AU-nál van, mivel a mérést a Nap és a bolygónk közötti távolságként határozzuk meg. (Roberto Molar Candanosa és Scott Sheppard, a Carnegie Tudományos Intézet jóvoltából) Mások nem olyan magabiztosak. „Nem megyek a 85 százalékos szintre. A bizonyítékok egymással ellentmondásosak ”- mondja David Tholen, a Hawaii Egyetemi csillagász, aki a Goblin-ot felfedező csapat része volt. A Cassini űrhajóra mutat, amely több mint 13 éve kering a Szaturnuszon, mérve a külső Naprendszer dinamikáját és erőit. "Ez nagyon érzékeny detektorként szolgál más dolgok számára, és ezen adatok elemzése arra utal, hogy nem látunk bizonyítékot a [Planet 9] számára."
De még ha nem is vásárolják a 9-es bolygó hipotézisét, a legtöbb csillagász egyetért azzal, hogy valami megmagyarázhatatlan olyan tárgyak repesztése, mint a Goblin a Naprendszertől. Egyes elméletek azt sugallják, hogy a nap korai kialakulása során, több mint 4, 5 milliárd évvel ezelőtt, amikor más csillagok formálódtak a közelben, egy közeli csillagbeszélgetés szélsőséges gravitációja elhúzhatta ezeket a tárgyakat, és egy „megkövesedett” pályára hagyhatja őket, Sheppard mondja. Alternatív megoldásként, talán elegendő ezek a kisebb bolygók léteznek, hogy több millió év alatt befolyásolhassák egymás pályáit az öngravitációnak nevezett folyamat révén, fokozatosan támaszkodva egymásra.
„Ha nagyon sok ilyen kisebb bolygóról van szó, mint például a Sedna és ez az új objektum, természetesen gravitációs erőket gyakorolnak egymásra” - mondja Ann-Marie Madigan, a Colorado Egyetem, Boulder Egyetem asztrofizikai asszisztens professzora. tanulmányozza az öngravitációs modelleket a távoli Naprendszer tárgyain. Azt mondja, hogy ezek a kisebb bolygók „olyan messze vannak a belső Naprendszertől, az óriási bolygókkal és hasonló dolgokkal ezek a [saját gravitációs] erők valóban rendkívül erősek lehetnek. … Nincs szüksége egy extra bolygóra odakint.
Madigan elismeri, hogy az öngravitáció nem tud mindent megmagyarázni a távoli kisebb bolygók keringési pályáiról, például a perihelia hosszúsága mentén történő igazításról, hasonlóan az elliptikus pályák fő tengelyeihez. Sheppard szerint vannak más „külső erők” is, amelyeket fontolóra kell venni, például a galaktikus árapály - a Tejút mindenjének kollektív gravitációs erője, beleértve a közepén lévő szupermasszív fekete lyukat. A 9. bolygó létezését előrejelző elméletek mindezen hatásokat figyelembe veszik, de ismeretlen folyamat is játszhat szerepet.
"Ez nagyszerű" - mondja Michele Bannister, a brit Belfast-i Queen's University bolygócsillagász, aki 2013 és 2017 között egyaránt irányította a külső napenergia-rendszer eredete felmérését (OSSOS), amely 840 távoli kisebb bolygót fedezett fel. „Van ez az egész elmélet, amely megpróbálja magyarázni ezt a populációt. Ez a jó egészséges aktív mező jele. ”
A keresés szűkítése
Sheppard összehasonlítja a Goblin, a Sedna és a 2012-es VP113 csoportosulását a Neptunusz és a Plútó közötti kapcsolattal. Noha a Neptunusz keresztezi a Plútó pályáját, a két bolygótest soha nem kerül közel egymáshoz, mert bezáródnak egy olyan gravitációs kapcsolatba - rezonancia néven ismertté, amely a Plútót kétszer kering a Neptunusz minden három pályája körül. Ha nem tudta, hol van Neptunusz, akkor pontosan megfigyelheti az óriási bolygót Plútó szoros megfigyelésével. Bár a három rendkívül távoli kisebb bolygó nem lenne rögzítve ilyen stabil kapcsolathoz a 9. bolygóval, hasonló gravitációs kapcsolat fordulhat elő.
Ha a kisebb bolygók gravitációs táncban vannak a 9-es bolygóval, ez azt jelentheti, hogy a nagy bolygó messze, messze van - pályájának kb. 1000 AU-tól a napfény közelében. Csak egy durva elképzelésünk van a 9. bolygó méretéről - a Föld kétszerese és négyszerese között, ha létezik -, és semmilyen módon nem tudjuk meghatározni annak mekkora fényét tükrözi vissza, ami hihetetlenül bonyolulttá teszi a keresést. Az egyetlen ok, amiért képesek voltak olyan kisebb távoli tárgyakat megtalálni, mint a Goblin, az az, hogy a legközelebbi megközelítésük közelében vannak, csak egy csillagidő alatt láthatók, mielőtt visszahúzódnának az árnyékba.
A 2015-ös TG387 felfedező képei a Subaru 8 méteres távcsövén készültek, Hawaii Mauna Kea tetején, 2015. október 13-án. A képeket kb. 3 órás időközönként készítették. A 2015-ös TG387 látható a képek között a középpont közelében mozogva, miközben a sokkal távolabbi csillagok és galaxisok álló helyzetben vannak. A képet Scott Sheppard készítette. (A képet Scott Sheppard nyújtotta) "Keringőterületük kilencvenkilenc százaléka, nem találnánk őket" - mondja Sheppard. "Szóval, csak a jéghegy csúcsait találjuk."
A 9. bolygó vadászata jelenleg súlyos adathiánytól szenved. Nehéz statisztikai következtetéseket levonni olyan kicsi mintaszámú kis bolygókkal, különösen akkor, ha valószínűleg több ezer létezik. "Ezen észlelések mindegyike hatalmas, láthatatlan lakosságot jelent" - mondja Bannister. "És tehát a megfigyelési torzítások valóban befolyásolhatják a következtetéseket, amelyeket a nagy láthatatlan populáció létezéséről vonak le, és hogy milyen formákat formálnak a pályája az űrben, és milyen formájukban alakíthatják meg vagy alakíthatták ki őket."
A Goblin-t először 2015-ben észlelte a japán 8 méteres Subaru távcső Mauna Kea-n, Hawaii-n, de a kisebb bolygó olyan messze van, hogy hároméves nyomon követésre volt szükség a távcsövekkel Chilében és Arizonában, mielőtt pályája képes lenne. kiszámítva, feltárva valódi útját és távolságát. Számos további bolygót fedeztek fel, és amikor a csillagászok finomítják pályájuk paramétereit, akkor jobban meg fogják tudni, hol vannak rejtett a hatalmas bolygó - ha egyáltalán van.
A Subaru távcső Mauna Kea-n, Hawaii. (Wikimedia Commons / CC 2.0) "Az a tény, hogy a 9-es bolygó a nap végén van, ott vagy sem, és a matematika, amelyet helyesen vagy helytelenül végeztem, valójában szépen vonzó aspektusa az egész problémanak" - mondja Batygin. „Ez nem egyike ezeknek a problémáknak, ahol spekulálni lehet addig, amíg meg nem halsz. … Azt hiszem, a következő 10 évben rengeteg idő van. ”
Az égbolt folyamatos felmérése olyan távcsövekkel, mint a Subaru, és olyan új csillagvizsgálókkal, mint például a nagy szinoptikus felmérésű teleszkóp (LSST) - amely a világ legnagyobb digitális fényképezőgépével 3, 2 gigapixeles, körülbelül egy kis autó méretű - még több tárgyat fedez fel. ahogy növekszik a Naprendszer megértése. További csillagászati munkák, mint például a Gaia űrteleszkóp második adatközlése, segítenek finomítani a csillagok mozgásának modelljét a galaxis története során, tovább szigorítva a rendkívül távoli kisebb bolygók korlátait.
Ha és amikor ez a munka a 9. bolygó felfedezéséhez vezet, Sheppard azt mondja: „ez a tudomány diadala lesz”.
