Este nevoie de Scott Sheppard aproximativ 15 minute de mers pe jos pentru a lucra la Departamentul de Magnetism Terrestrial al Instituției Carnegie, o unitate de cercetare din Washington, DC, care a fost inițial fondată în 1904 pentru a sprijini expediții pentru a harta câmpului magnetic al Pământului. Astăzi, campusul găzduiește oameni de știință planetari de toate disciplinele, inclusiv Sheppard, care studiază corpurile cerești ale sistemului solar extrem. El spune că își primește cele mai bune idei în timpul mersului și că este de obicei enervat de intersecții, care necesită o atenție suficientă pentru a împiedica mintea să rătăcească în acel mod inexplicabil constructiv. Considerând că Sheppard este convins că o planetă mare, nedescoperită, orbitează soarele dincolo de Pluton, nu ne putem imagina decât unde rătăcește mintea lui în timpul plimbărilor dimineții.
Ideea că o planetă masivă, numită Planeta 9 sau Planeta X, există la o distanță atât de mare încât nu am reușit să găsim că are astronomi din întreaga lume care scanează cerul pentru indicii. Sheppard, care a descoperit unele dintre cele mai îndepărtate obiecte din sistemul solar, consideră că căile orbitale ale acestor planete minore sunt cel mai probabil modelate de influența gravitațională a unei planete ipotetice 9. Și astăzi, echipa sa a anunțat descoperirea încă a altuia o planetă minoră extrem de îndepărtată - cel de-al doilea obiect cel mai îndepărtat cunoscut în sistemul solar la distanță medie - care poartă din nou marca distinctivă a unei roci spațiale în strânsoarea unei planete uriașe nedescoperite.
„O dată pe secol, găsim o planetă, nu? Deci, este timpul să ne găsim din nou, spune Sheppard.
Goblinul
Noul obiect, denumit oficial TG387 2015, orbitează cu o clasă specială de corpuri cerești cunoscute sub denumirea de obiecte din interiorul Oort Cloud, sau obiecte trans-Neptuniene extreme (ETNO). Corpul de piatră și gheață, poreclit „Goblin” de către echipa de descoperire, este în prezent aproximativ 80 de unități astronomice (AU) de la soare, sau aproximativ de două ori mai mare decât distanța medie a lui Pluto. Cu toate acestea, Goblin călătorește pe o orbită extrem de alungită care o duce până la extremitatea extremă a sistemului nostru solar, mergând până la 2.300 de AU în timpul călătoriei sale de 40.000 de ani în jurul soarelui.
Dar la fel de intrigant cum este afelia obiectului sau cel mai îndepărtat punct al său de la soare, Goblin este poate chiar mai interesant pentru periheionul său sau punctul cel mai apropiat. Planeta minoră, care este estimată la aproximativ 300 de kilometri în diametru (aproximativ o șapte parte din dimensiunea lui Pluto), ajunge doar la 65 de AU (șase miliarde de mile). Deoarece abordarea sa cea mai apropiată nu este deloc apropiată, Sheppard spune că Goblinul este cu greu afectat de gravitatea planetelor masive precum Jupiter și Neptun.
„Nu vine niciodată nicăieri în apropierea locurilor unde sunt planetele uriașe”, spune el. "Există doar trei dintre aceste obiecte care rămân departe."
Orbitele noii planete pitice extreme 2015 TG387 și colegii săi obiecte interioare Oort Cloud 2012 VP113 și Sedna în comparație cu restul sistemului solar. 2015 TG387 a fost poreclit "The Goblin" de către descoperitorii, deoarece denumirea sa provizorie conține TG, iar obiectul a fost văzut pentru prima dată în apropiere de Halloween. 2015 TG387 are o axă semi-majoră mai mare decât 2012 VP113 sau Sedna, ceea ce înseamnă că călătorește mult mai departe de soare în cel mai îndepărtat punct al orbitei sale, care este în jur de 2300 AU. (Roberto Molar Candanosa și Scott Sheppard, prin amabilitatea Instituției Carnegie pentru Știință) Celelalte două sunt Sedna și 2012 VP113, care au perihelia de 76 și respectiv 80 UA, deși nu călătoresc niciodată atât de departe ca Goblin. Când sunt luate în considerare împreună, aceste trei obiecte încep să producă o imagine tentantă a tărâmului lor îndepărtat. Sunt decuplați de restul sistemului solar, imuni la influența sa și totuși apar în aceeași parte a cerului.
„Dacă te uiți la Sedna și te uiți la VP113 și te uiți la câteva dintre celelalte obiecte extreme cu aceste orbite foarte îndepărtate, toate sunt foarte similare”, spune Sheppard. „Toate sunt grupate în aceeași parte a cerului, toate ajung la perihelie - apropierea lor cea mai apropiată de soare - în același loc și te-ai aștepta ca acesta să fie întâmplător pe cer. ... De aceea, credem că există o planetă mai mare acolo, pentru că înglobează aceste obiecte în aceste tipuri de orbite. "
Alte planete minore orbitează la distanțe extreme, cum ar fi FE72 2014, care este cel mai îndepărtat obiect cunoscut la distanță medie, dar tind să se plimbe mai aproape de planetele gigant. FE72 2014 se poate apropia mai mult de soare decât Pluto la cea mai apropiată abordare, de exemplu. O explicație convingătoare pentru aceste obiecte este că aceștia au rătăcit prea aproape de unul dintre giganții de gaz la un moment dat și au fost aruncați la distanțe extreme, aproape ejectate în întregime - dar când se întâmplă acest lucru, obiectele stâncoase tind să se întoarcă în apropierea punctului din de unde au fost aruncate.
Când vine vorba de Goblin, Sedna și VP113 2012, altceva le-a prins pe o orbită singură, aliniată, dar în afară de micul nostru cartier de planete.
Umbra unei planete nedescoperite
Cât de probabil este existența unei planete masive nedescoperite, înconjurând încet soarele la fiecare zeci de mii de ani la distanțe extreme, depinde de cine întrebi. La rândul său, Sheppard, care a descoperit zeci de planete, comete și luni minore, ar situa șansele Planetei 9 la aproximativ 80 sau 85 la sută - și nici măcar nu este cel mai optimist.
„Încrederea mea este de aproximativ 99, 84 la sută”, spune Konstantin Batygin, astrofizician planetar și profesor asistent la Institutul de Tehnologie din California. Batygin creează modele teoretice ale sistemului solar exterior pentru a căuta indicii ale Planetei 9, mărunțind numerele pe numeroase planete minore care se grupează în diferite grupuri și influențele a zeci de factori orbitali. Lucrarea sa din 2016 cu colegul lui Caltech, Michael Brown, a prezentat, probabil, cel mai puternic caz pentru Planeta 9, ajungând la concluzia că există doar o fracțiune de un procent de probabilitate ca grupările acestor obiecte să se producă la întâmplare.
„Acest corp este un plus nou, ” spune Batygin despre Goblin. „Întărește foarte mult cazul Planetei 9.”
O comparație de TG387 2015 la 65 UA cu planetele cunoscute ale Sistemului Solar. Saturn poate fi văzut la 10 AU și Pământul este, desigur, la 1 AU, deoarece măsurarea este definită ca distanța dintre Soare și planeta noastră de origine. (Roberto Molar Candanosa și Scott Sheppard, prin amabilitatea Instituției Carnegie pentru Știință) Alții nu sunt atât de încrezători. „Nu aș merge la nivelul de 85 la sută. Există linii contradictorii de probe ", spune David Tholen, astronom la Universitatea din Hawaii, care a făcut parte din echipa care a descoperit Goblin. El indică nava spațială Cassini, care a orbitat pe Saturn de mai bine de 13 ani, măsurând dinamica și forțele sistemului solar exterior. „Acesta servește ca un detector foarte sensibil al altor lucruri, iar analiza acestor date sugerează că nu vedem nicio dovadă pentru [Planeta 9]”.
Dar chiar dacă nu cumpără ipoteza Planetei 9, cei mai mulți astronomi sunt de acord că ceva inexplicabil este să smulgă obiecte precum Goblinul departe de sistemul solar. Unele teorii sugerează că în timpul formării timpurii a soarelui, cu mai mult de 4, 5 miliarde de ani în urmă, când alte stele se formau în apropiere, gravitatea extremă a unei întâlniri stelare apropiate ar fi putut să îndepărteze aceste obiecte și să le lase într-o orbită „fosilizată”, Sheppard spune. În mod alternativ, există destul de multe dintre aceste planete minore care pot influența orbitele celuilalt de-a lungul multor milioane de ani printr-un proces numit auto-gravitație, trecând treptat unii pe alții și mai departe.
„[Dacă există] multe dintre aceste planete minore precum Sedna și acest nou obiect, desigur își exercită forțe gravitaționale unul pe celălalt”, spune Ann-Marie Madigan, profesor asistent de astrofizică la Universitatea din Colorado, Boulder, care studiază modele de auto-gravitație pe obiecte ale sistemului solar îndepărtat. Ea spune că aceste planete minore sunt „atât de departe de sistemul solar interior, cu planetele uriașe și lucruri de genul acesta, aceste forțe [auto-gravitaționale] pot fi de fapt extrem de puternice. ... Nu ai nevoie de o planetă în plus. "
Madigan recunoaște că auto-gravitația nu poate explica totul despre orbitele planetelor minore îndepărtate, cum ar fi alinierea de-a lungul „longitudinii periheliilor”, asemănătoare cu axe majore ale orbitelor eliptice. Și mai există și alte „forțe exterioare”, spune Sheppard, cum ar fi valul galactic - forța gravitațională colectivă a tot ceea ce este pe Calea Lactee, inclusiv gaura neagră supermasivă din centrul acesteia. Teoriile care prezic existența Planetei 9 iau în considerare toate aceste influențe, dar un proces necunoscut ar putea fi, de asemenea, în joc.
"Acest lucru este grozav", spune Michele Bannister, astronom planetar la Queen's University Belfast din Marea Britanie, care a co-condus Sondajul Exterior al Sistemului Solar de Origine (OSSOS) din 2013 până în 2017, care a detectat 840 de planete minore îndepărtate. „Avem toată această varietate de teorii care încearcă să explice această populație. Acesta este semnul unui câmp activ sănătos bun. ”
Restrângerea căutării
Sheppard compară clustering-ul Goblin, Sedna și VP113 2012 cu o relație între Neptun și Pluto. Deși Neptun traversează calea orbitală a lui Pluto, cele două corpuri planetare nu se apropie niciodată unul de altul, deoarece sunt blocate într-o relație gravitațională - cunoscută sub numele de rezonanță - care îl determină pe Pluto să orbiteze de două ori pentru fiecare trei orbite ale Neptunului. Dacă nu știai unde este Neptun, ai putea identifica planeta uriașă observându-l îndeaproape pe Pluton. Deși cele trei planete minore extrem de îndepărtate nu ar fi blocate într-o relație atât de stabilă cu Planeta 9, o relație gravitațională similară ar putea apărea.
Dacă planetele minore se află într-un dans gravitațional cu Planeta 9, totuși, s-ar putea însemna că planeta mare este departe, departe - aproape de afelia orbitei sale aflată la aproximativ 1.000 de AU de la soare. Avem doar o idee brută despre dimensiunea Planetei 9 - între două și patru ori mai mare decât cea a Pământului, dacă există - și nici o modalitate de a determina cât de mult reflectă lumina, ceea ce face incredibil de dificilă căutarea. Singurul motiv pentru care am reușit să găsim obiecte mai îndepărtate mai mici, cum ar fi Goblinul, este acela că sunt aproape de apropierea lor cea mai apropiată, vizibile doar pentru un moment de timp stelar, înainte de a se strecura în umbră.
Imaginile descoperirii TG387 din 2015, realizate la telescopul Subaru, de 8 metri, situat pe vârful Mauna Kea, în Hawaii, pe 13 octombrie 2015. Imaginile au fost realizate la aproximativ 3 ore una de alta. 2015 TG387 poate fi văzut mișcându-se între imagini în apropiere de centru, în timp ce stelele și galaxiile mult mai îndepărtate sunt staționare. Imaginea este oferită de Scott Sheppard. (Imagine oferită de Scott Sheppard) „Nouăzeci și nouă la sută din orbita lor, nu le-am găsi”, spune Sheppard. „Deci, doar găsim vârful aisbergului.”
Vânătoarea Planetei 9 suferă de o lipsă gravă de date - deocamdată. Este dificil să tragi concluzii statistice cu o dimensiune atât de mică de eșantion de planete minore, mai ales atunci când există mii probabil. „Fiecare dintre aceste detectări implică o populație vastă, nevăzută”, spune Bannister. „Și, astfel, prejudecățile observaționale pot afecta cu adevărat concluziile pe care le trageți despre existența acelei populații vaste nevăzute și despre ce forme își iau orbitele în spațiu și de ce pot fi modelate sau care ar putea fi modelate.”
Goblin a fost reperat pentru prima dată în 2015 de telescopul japonez Subaru de 8 metri pe Mauna Kea din Hawaii, dar planeta minoră este atât de departe încât au fost necesari trei ani de observații cu urmărire cu telescoape în Chile și Arizona înainte ca orbita sa să poată fi calculat, dezvăluind adevărata sa cale și distanța. Mai multe planete minore suplimentare au fost descoperite, iar atunci când astronomii își perfecționează parametrii orbitali, vor avea o idee mai bună despre locul în care este ascunsă planeta masivă - dacă este cazul.
Telescopul Subaru de la Mauna Kea, Hawaii. (Wikimedia Commons / CC 2.0) „Faptul că Planeta 9 este, la sfârșitul zilei, acolo sau nu, iar matematica pe care am făcut-o este corectă sau greșită, este de fapt un aspect frumos atractiv al întregii probleme”, spune Batygin. „Aceasta nu este una dintre aceste probleme în care poți specula despre asta până vei muri. ... Cred că următorii 10 ani sunt destule. "
Sondajele continue ale cerului cu telescoape precum Subaru și observatorii noi, cum ar fi Marele Sinoptic Survey Telescope (LSST) - care va avea cea mai mare cameră digitală din lume la 3, 2 gigapixeli, aproximativ de dimensiunea unei mașini mici - va descoperi și mai multe obiecte. pe măsură ce înțelegerea noastră despre sistemul solar crește. Lucrări suplimentare de astronomie, cum ar fi a doua eliberare de date de la telescopul spațial Gaia, ajută la rafinarea modelelor noastre de mișcări ale stelelor de-a lungul istoriei galaxiei, întărind în continuare constrângerile de pe planetele minore extrem de îndepărtate.
Dacă și când toată această lucrare duce la descoperirea Planetei 9, Sheppard spune, „va fi un triumf al științei”.
