Er det eller er det ikke en Planet 9? Er det en planetvei i utkanten av solsystemet vårt, med tilstrekkelig masse til å forklare bevegelsene til fjerne objekter? Eller er en plate av isete materialer ansvarlig? Det er foreløpig ingen direkte bevis for en faktisk Planet 9, men noe med tilstrekkelig masse påvirker banene til fjerne solsystemobjekter.
En ny studie antyder at en plate av isete materiale forårsaker rare bevegelser av ytre solsystemobjekter, og at vi ikke trenger å finne opp en annen planet for å forklare disse bevegelsene. Studien kommer fra
Professor Jihad Touma, fra det amerikanske universitetet i Beirut, og
Antranik Sefilian, doktorgradsstudent ved Cambridges institutt for anvendt matematikk og teoretisk fysikk. Resultatene deres er publisert i Astronomical Journal.
Ideen om en annen planet der ute i vårt solsystem er lengst mulig. Det gir liv til eventyreren i oss alle. Og for astronomen eller astronomene som endelig kan oppdage det, ville det være en kroneprestasjon. Hvem ville ikke ønske å bli kjent som oppdageren av en helt ny planet, akkurat her i vårt eget solsystem? Det er mye mer spennende enn å være personen som endelig bekreftet massen av en plate med isete materialer.
Etter hvert som astronomer har blitt flinkere til å studere og forstå det fjerne solsystemet, har de funnet flere og flere objekter. I løpet av de siste 15 årene har astronomer oppdaget rundt 30 Trans-Neptunal Objekter (TNO) som reiser høyt elliptiske baner. Den siste var "The Goblin", et organ med en bane som tar den så langt som 2300 AU fra Solen.
Siden disse kroppene ikke interagerer gravitasjonelt med de andre planetene i solsystemet, må det noe annet aggregat av masse der ute som former banene deres. Og mens Planet 9-forklaringen har fått damp gjennom årene, er det ingen direkte bevis for at en planet er ansvarlig for å forme disse rare banene.
"Planet Nine-hypotesen er en fascinerende, men hvis den antatte niende planeten eksisterer, har den hittil unngått oppdagelse."
Studer medforfatter Antranik Sefilian, doktorgradsstudent ved Cambridges Institutt for anvendt matematikk og teoretisk fysikk.
Den nye studien foreslår at en plate av isete materialer er ansvarlig for de svært elliptiske banene til fjerne objekter. Det er ikke den første teorien som antyder dette, men det er den første som kan forklare de observerte banene, samtidig som vi står for massen og tyngdekraften til de åtte andre planetene i solsystemet vårt.
De 30 TNO-ene som reiser disse høyt elliptiske banene er en del av en større gruppe TNO-er og gjenstander som utgjør Kuiper Belt. Kuiper Belt består av materiale som er til overs fra dannelsen av solsystemet. De fleste av disse gjenstandene reiser nesten-sirkulære stier rundt solen. Men de 30 som ikke reiser nesten sirkulære baner, har en annen romlig orientering, og det krever en forklaring.
Den mest omtalte forklaringen er Planet Nine. Planet Nine måtte være omtrent ti ganger mer massiv enn Jorden. Denne planeten, gjemt der ute i solsystemets svake rekkevidde, ville hyrde disse 30 kroppene inn i sine uvanlige baner.
Problemet er at ingen har oppdaget det Planet Nine ennå, og det er bare kjent av observert effekt.
"Planet Nine-hypotesen er en fascinerende, men hvis den antatte niende planeten eksisterer, har den hittil unngått oppdagelse," sa medforfatter Antranik Sefilian, doktorgradsstudent ved Cambridges institutt for anvendt matematikk og teoretisk fysikk. ”Vi ønsket å se om det kan være en annen, mindre dramatisk og kanskje mer naturlig årsak til de uvanlige banene vi ser i noen TNO-er. Vi tenkte, i stedet for å gi rom for en niende planet, og så bekymre oss for dens dannelse og uvanlige bane, hvorfor ikke bare redegjøre for alvoret til små gjenstander som utgjør en plate utenfor bane til Neptun og se hva det gjør for oss? ”
Den nye studien er basert på detaljert modellering av solsystemet, og også på observasjoner av andre solsystemer.
Touma og Sefilian modellerte den fulle romlige dynamikken til TNO-er med den kombinerte handlingen fra de gigantiske ytre planetene og en massiv, utvidet plate av materiale utover Neptune. De beregnet en modell som kan forklare de sterkt elliptiske, romlig-grupperte banene til de 30 TNO-ene. De identifiserte også masseområder og former for den iskalde skiven av materiale. Videre var de i stand til å tvinge gradvise skift i retningene (eller presesjonsraten), som trofast gjengav de tidligere TNO-bane.
"Hvis du fjerner planet ni fra modellen og i stedet tillater mange små gjenstander spredt over et bredt område, kan kollektive attraksjoner mellom disse objektene like gjerne gjøre rede for de eksentriske banene vi ser i noen TNO-er," sa Sefilian, som er en Gates Cambridge Scholar og medlem av Darwin College.
Så, saken avsluttet? Ikke helt.
"Selv om vi ikke har direkte observasjonsbevis for platen, har vi det heller ikke for Planet Nine, og det er derfor vi undersøker andre muligheter."
Antranik Sefilian
Det er liksom enkelt å foreslå en annen uoppdaget planet med akkurat den rette massen for å forklare disse observerte banene. Men så langt har en slik planet unngått oppdagelse. Men på en måte lider platen til isete materialteorier av det samme. Det er enkelt å foreslå det, og å bygge en vellykket matematisk modell som i det minste beviser den isete disk teorien, viser det seg at det er mulig, men det er ikke blitt oppdaget ennå.
Tidligere forsøk på å estimere massen av iskalde gjenstander utover Neptun har faktisk bare lagt til omtrent en tidel av jordens masse, ikke på langt nær nok til å forklare denne merkelige klyngen om baner. Modellen skapt av de to forskerne bak denne nye studien krever ti ganger mer masse enn det.
Det er her observasjonen av andre solsystemer spiller inn.
"Problemet er når du ser på platen fra systemet, det er nesten umulig å se hele saken på en gang."
Antranik Sefilian.
"Når vi observerer andre systemer, studerer vi ofte platen som omgir vertsstjernen for å utlede egenskapene til planeter i bane rundt den," sa Sefilian. "Problemet er når du ser på platen fra systemet, det er nesten umulig å se hele saken på en gang. Selv om vi ikke har direkte observasjonsbevis for platen, har vi det heller ikke for Planet Nine, og det er derfor vi undersøker andre muligheter. Ikke desto mindre er det interessant å merke seg at observasjoner av Kuiper-belteanaloger rundt andre stjerner, så vel som planetformasjonsmodeller, avslører massive restbestander av rusk. ”
Andre solsystemer har en plate av isete materialer som er igjen fra dannelsen, med tilstrekkelig masse til å gjøre rede for de sterkt elliptiske banene til objekter på kanten av systemene. Kan det samme være tilfelle i solsystemet vårt? Kan det være både en plate av isete materiale, og en Planet 9?
Sefilian mener det. "Det er også mulig at begge ting kan være sant - det kan være en massiv plate og en niende planet. Med oppdagelsen av hver nye TNO, samler vi flere bevis som kan bidra til å forklare deres oppførsel. ”
Frem og tilbake av forskere som prøver å avdekke bevis, noen ganger samtidige og noen ganger uenige heftig, vises på dette emnet.
Studien, spesielt introduksjonen og konklusjonen, presenterer og siterer andre studier som både støtter og er uenige med denne. Vi er fremdeles i de første dagene med å forstå det fjerne solsystemet i noen detaljer. Med kraftigere teleskoper som kommer på nettet de neste årene, og med kraftigere datamaskiner og forbedrede observasjonsmetoder, er det bare et spørsmål om tid før de rare banene til disse fjerne kroppene endelig blir forklart.
Kilder:
- Forskningsoppgave: SHEPHERDING IN A SELF-GRAVITATING DISK OF TRANS-NEPTUNIAN OBJECTS
- Pressemelding: Mysteriet går i de ytterste rekkevidden av solsystemet ikke forårsaket av ‘Planet Nine’, sier forskere
- Space Magazine-artikkel: New Dwarf Planet funnet i utkanten av solsystemet, og gir astronomer mer ammunisjon for å søke etter bevis på Planet 9
- Caltech Pressemelding: Caltech-forskere finner bevis på en virkelig niende planet
- Forskningsoppgave: EVIDENCE FOR A DISTANT GIANT PLANET IN THE SOLAR SYSTEM
