Zdá se, že sluneční soustava má novou devátou planetu. Dnes dva vědci oznámili důkaz, že tělo téměř o velikosti Neptunu – ale dosud neviditelné – obíhá kolem Slunce každých 15 000 let. Říká se, že během dětství sluneční soustavy před 4,5 miliardami let byla obří planeta vyřazena z oblasti formování planet poblíž Slunce. Planeta se zpomalila plynem a usadila se na vzdálenou eliptickou oběžnou dráhu, kde stále číhá.
Tvrzení je dosud nejsilnější při staletém hledání „planety X“ za Neptunem. byl sužován přitažlivými tvrzeními a dokonce i přímým šarlatánstvím. Nové důkazy však pocházejí od dvojice respektovaných planetárních vědců, Konstantina Batygina a Mikea Browna z Kalifornského technologického institutu (Caltech) v Pasadeně, kteří se připravovali na nevyhnutelný skepticismus podrobné analýzy oběžných drah jiných vzdálených objektů a měsíce počítačových simulací. “Pokud řeknete:„ Máme důkazy pro planetu X, “řekne téměř každý astronom:„ Toto znovu? Tihle kluci jsou zjevně šílení. „Já bych také,“ říká Brown. „Proč je to jiné? Toto je jiné, protože tentokrát máme pravdu.“
Mike Brown (vlevo) a Konstantin Batygin.
LANCE HAYASHIDA / CALTECH
Vnější vědci říkají, že jejich výpočty se hromadí a vyjadřují směs opatrnosti a vzrušení ohledně výsledku.“ Nedokázal bych si představit větší řešení, pokud – a samozřejmě to je tučně, pokud „- pokud Ukázalo se, že má pravdu, “říká Gregory Laughlin, planetární vědec z University of California (UC), Santa Cruz. „To, co je na tom vzrušující, je zjistitelné.“
Batygin a Brown odvodili jeho přítomnost ze zvláštního seskupení šesti dříve známých objektů, které obíhají za Neptunem. Říká se, že existuje jen 0,007% šance, nebo asi jeden v 15 000, že shlukování může být náhoda. Místo toho říkají, že planeta s hmotností 10 Zemí přivedla šest objektů na jejich podivné eliptické dráhy, nakloněné z roviny sluneční soustavy.
Oběžná dráha odvozené planety je podobně nakloněna a natažena na vzdálenosti, které explodují předchozí představy o sluneční soustavě. Jeho nejbližší přístup ke slunci je sedmkrát dál než Neptun nebo 200 astronomických jednotek (AU). (An AU je vzdálenost mezi Zemí a sluncem, asi 150 milionů kilometrů.) A planeta X se mohla pohybovat až 600 až 1 200 AU, daleko za Kuiperovým pásem, oblastí malých ledových světů, která začíná na okraji Neptunu asi 30 AU.
Pokud je Planet X venku, Brown a Batygin s astronomové by měli najít další objekty na výmluvných drahách, formovaných tahem skrytého obra. Brown však ví, že tomuto objevu opravdu nikdo neuvěří, dokud se v hledáčku dalekohledu neobjeví samotná Planeta X. „Dokud nedojde k přímé detekci, je to hypotéza – dokonce potenciálně velmi dobrá hypotéza,“ říká. Tým má čas na jeden velký dalekohled na Havaji, který je vhodný pro hledání, a doufají, že se k lovu připojí i další astronomové. .
Zabíjení Pluta byla zábava, ale tohle je hlava a ramena nad vším ostatním.
Batygin a Brown dnes zveřejnili výsledek v The Astronomical Journal. Alessandro Morbidelli, planetární dynamik z Nice Observatory ve Francii, provedl peer review tohoto článku. Ve svém prohlášení říká, že Batygin a Brown udělali „velmi solidní argument “a že je„ docela přesvědčen existencí vzdálené planety. “
Prosazování nové deváté planety je pro Browna ironickou rolí; je lépe známý jako zabiják planet. Jeho objev z roku 2005 Eris, vzdálený ledový svět téměř stejné velikosti jako Pluto, odhalil, že to, co bylo viděno jako nejvzdálenější planeta, byl jen jedním z mnoha světů v K uiperový pás. Astronomové okamžitě překlasifikovali Pluto na trpasličí planetu – sága, kterou Brown vyprávěl ve své knize Jak jsem zabil Pluto.
Nyní se připojil k staletému hledání nových planet. Jeho metoda – vyvozující existenci planety X z jejích přízračných gravitačních účinků – má úctyhodné výsledky. Například v roce 1846 předpověděl francouzský matematik Urbain Le Verrier existenci obří planety z nepravidelností na oběžné dráze Uranu. Astronomové z berlínské observatoře našli novou planetu Neptun, kde měla být, což vyvolalo mediální senzaci.
Zbývající škytání na oběžné dráze Uranu vedlo vědce k domněnce, že by mohla existovat ještě jedna planeta v roce 1906 Percival Lowell, bohatý magnát, zahájil na své nové observatoři ve Flagstaffu v Arizoně hledání toho, co nazval „Planetou X“. V roce 1930 se objevil Pluto – ale bylo příliš malé na to, aby smysluplně přitahovalo Uran.O více než půl století později nové výpočty založené na měřeních kosmické lodi Voyager odhalily, že oběžné dráhy Uranu a Neptunu byly samy o sobě v pořádku: Žádná planeta X nebyla nutná.
Přesto půvab planety X vytrval. V 80. letech například vědci navrhli, aby neviditelná hnědá trpasličí hvězda mohla způsobit periodické vyhynutí na Zemi spuštěním fusillad komet. V 90. letech 20. století vědci vyvolali planetu o velikosti Jupitera na okraji sluneční soustavy, aby vysvětlili původ určitých zvláštních komet. Jen minulý měsíc vědci tvrdili, že detekovali slabou mikrovlnnou záři nadměrně velké skalní planety vzdálené asi 300 AU pomocí řady dalekohledů v Chile nazývaných Atacama Large Millimeter Array (ALMA). (Brown byl jedním z mnoha skeptiků a poznamenal, že díky úzkému zornému poli ALMA se šance na nalezení takového předmětu mizivě zmenšily.)
Brown získal první narážku na svůj současný lom v roce 2003, kdy vedl tým, který našel Sednu, objekt o něco menší než Eris i Pluto. Zvláštní, vzdálená oběžná dráha Sedny z něj v té době udělala nejvzdálenější známý objekt sluneční soustavy. Jeho perihelion, neboli nejbližší bod ke slunci, ležel v 76 AU, za Kuiperovým pásem a daleko mimo vliv Neptunovy gravitace. Důsledek byl jasný: Něco masivního, daleko za Neptunem, muselo Sednu vytáhnout na vzdálenou oběžnou dráhu.
Že něco nemusí být planeta. Gravitační posunutí Sedny mohlo pocházet z procházející hvězdy nebo z jedné z mnoha dalších hvězdných jeslí, které obklopovaly rodící se slunce v době vzniku sluneční soustavy.
Od té doby hrstka dalších ledových objektů se objevily na podobných drahách. Spojením Sedny s pěti dalšími podivíny Brown říká, že vyloučil hvězdy jako neviditelný vliv: Takové podivné oběžné dráhy mohla vysvětlit pouze planeta. Z jeho tří hlavních objevů – Eris, Sedna a nyní, potenciálně, Planeta X – Brown říká, že poslední je nejsenzačnější. „Zabití Pluta byla zábava. Najít Sednu bylo vědecky zajímavé,“ říká. „Ale tohle, tohle je hlava a ramena nad vším ostatním.“
Brown a Batygin byli téměř ubiti. Sedna byla po celá léta osamělým vodítkem k narušení zpoza Neptunu. V roce 2014 pak Scott Sheppard a Chad Trujillo (bývalý postgraduální student Brown’s) publikovali článek popisující objev VP113, dalšího objektu, který se nikdy nepřibližuje ke slunci. Sheppard z Carnegie Institution for Science ve Washingtonu, D.C. a Trujillo z Gemini Observatory na Havaji si byli dobře vědomi důsledků. Začali zkoumat oběžné dráhy obou objektů spolu s 10 dalšími podivínmi. Všimli si, že v perihéliu se všichni dostali velmi blízko k rovině sluneční soustavy, ve které obíhá Země, nazývané ekliptika. V článku Sheppard a Trujillo poukázali na zvláštní shlukování a upozornili na možnost, že vzdálená velká planeta hnala objekty blízko ekliptiky. Ale výsledek už nijak netlačili.
Později téhož roku na Caltech začali Batygin a Brown o výsledcích diskutovat. Batygin říká, že při vykreslování oběžných drah vzdálených objektů si uvědomili, že vzor, který si všimli Sheppard a Trujillo, „byl jen polovinou příběhu.“ Nejenže byly objekty poblíž ekliptiky v perihelii, ale jejich perihelie byly fyzicky seskupeny ve vesmíru (viz diagram výše).
Pro příští rok duo tajně diskutovalo o vzoru a o tom, co to znamená. Byl to snadný vztah a jejich dovednosti se navzájem doplňovaly. Batygin, 29letý počítačový modelář svižných dětí, šel na vysokou školu v UC Santa Cruz na pláž a možnost hrát v rockové kapele. Ale prosadil se tam modelováním osudu sluneční soustavy po miliardy let, což ukazuje, že ve vzácných případech to bylo nestabilní: Merkur se může ponořit do slunce nebo se srazit s Venuší. „Pro vysokoškoláka to byl úžasný úspěch,“ říká Laughlin, který s ním v té době pracoval.
Brown, 50 let, je pozorovací astronom s citem pro dramatické objevy a sebedůvěrou. Do práce nosí šortky a sandály, vyloží si nohy na stůl a má vánek, který maskuje intenzitu a ambice. Má program, který je připraven prohledávat planetu X v datech z hlavního dalekohledu v okamžiku, kdy budou veřejně dostupné později v tomto roce.
Jejich kanceláře jsou pár dveří od sebe. „Můj gauč je hezčí, takže máme tendenci více mluvit v mé kanceláři,“ říká Batygin. „Máme tendenci více se dívat na data v Mike’s.“ Dokonce se stali kamarády z cvičení a diskutovali o svých nápadech, zatímco čekali, až se na jaře roku 2015 dostanou do vody v triatlonu v Los Angeles v Kalifornii.
Nejprve prozkoumali tucet objektů studovaných Sheppardem a Trujillem do šesti nejvzdálenějších – objevených šesti různými průzkumy na šesti různých dalekohledech. Díky tomu je méně pravděpodobné, že shlukování může být způsobeno zkreslením pozorování, jako je namíření dalekohledu na konkrétní část oblohy.
Batygin začal očkovat své modely sluneční soustavy planetami X různých velikostí a oběžných drah. , abyste zjistili, která verze nejlépe vysvětlila cesty objektů. Některé běhy počítače trvaly měsíce. Objevila se oblíbená velikost planety X – mezi pěti a 15 hmotami Země – a také preferovaná oběžná dráha: protilehlá ve vesmíru od šesti malých objektů, takže její perihelion je ve stejném směru jako aphelion nebo nejdále bod šesti objektů ze slunce. Oběžné dráhy šestky protínají oběžnou dráhu planety X, ale ne když je poblíž velký tyran a mohl by je narušit. Poslední zjevení přišlo před 2 měsíci, kdy Batyginovy simulace ukázaly, že Planeta X by měla také vyřezávat oběžné dráhy objektů, které se vrhají do sluneční soustavy shora a zdola, téměř kolmo k ekliptice. „To vyvolalo tuto vzpomínku,“ říká Brown. „Tyto objekty jsem už viděl.“ Ukazuje se, že od roku 2002 bylo objeveno pět z těchto vysoce nakloněných objektů Kuiperova pásu a jejich původ je do značné míry nevysvětlitelný. „Nejen, že tam jsou, ale jsou přesně na těch místech, která jsme předpovídali,“ říká Brown. „Tehdy jsem si uvědomil, že to není jen zajímavý a dobrý nápad – je to skutečně skutečné.“
Sheppard, který měl s Trujillem také podezření na neviditelnou planetu, říká, že Batygin a Brown „posunuli náš výsledek na další úroveň.… Dostali se hluboko do dynamiky, s čím Čad a já nejsme opravdu dobří. Proto si myslím to je vzrušující. “
Jiní, jako planetární vědec Dave Jewitt, který objevil Kuiperův pás, jsou opatrnější. 0,007% šance, že shluk šesti objektů je náhodný, dává planetě statistický význam 3,8 sigma – nad prahovou hodnotu 3-sigma je obvykle nutné brát vážně, ale je to 5 sigma, které se někdy používá v polích, jako je fyzika částic. To znepokojuje Jewitta, který už dříve viděl, jak mnoho výsledků 3-sigma mizí. snížení tuctu objektů zkoumaných Sheppardem a Trujilem na šest pro jejich analýzu s, Batygin a Brown oslabili své nároky, říká. „Obávám se, že nález jediného nového předmětu, který není ve skupině, by zničil celou budovu,“ říká Jewitt, který je v UC Los Angeles. „Je to hra s tyčemi pouze se šesti tyčemi.“
Při prvním červenání přichází další potenciální problém z průzkumníku NASA Widefield Infrared Survey Explorer (WISE), satelit, který dokončil průzkum celé oblohy a hledal teplo hnědých trpaslíků – nebo obřích planet. Podle studie z roku 2013, kterou provedl Kevin Luhman, astronom z Pensylvánské státní univerzity v University Park, vyloučil existenci planety Saturn nebo větší až 10 000 AU. Luhman však poznamenává, že pokud má planeta X velikost Neptunu nebo menší, jak říkají Batygin a Brown, WISE by to chybělo. Říká, že existuje malá šance na detekci v jiném souboru dat WISE při delších vlnových délkách – citlivých na chladnější záření – který byl shromážděn pro 20% oblohy. Luhman nyní tato data analyzuje.
I když Batygin a Brown mohou přesvědčit další astronomy, že Planeta X existuje, stojí před další výzvou: vysvětlit, jak to dopadlo tak daleko od Slunce. Na takové vzdálenosti byl pravděpodobně protoplanetární disk prachu a plynu příliš tenký, aby podporoval růst planety. A i kdyby se Planeta X uchytila jako planetesimální, pohybovala by se příliš pomalu na své obrovské líné oběžné dráze, aby vyskočila dostatek materiálu, aby se stala obřím.
Místo toho Batygin a Brown navrhují tuto planetu X se formoval mnohem blíže ke slunci, vedle Jupitera, Saturnu, Uranu a Neptunu. Počítačové modely ukázaly, že raná sluneční soustava byla bouřlivým kulečníkovým stolem a kolem něj poskakovaly desítky nebo dokonce stovky planetárních stavebních bloků o velikosti Země. Snadno se tam mohla zformovat další embryonální obří planeta, která by byla vyhozena směrem ven gravitačním kopnutím jiného plynného obra.
Je těžší vysvětlit, proč se Planeta X nevrátila zpět tam, kde začala, nebo opusťte sluneční soustavu úplně. Ale Batygin říká, že zbytkový plyn v protoplanetárním disku mohl vyvíjet dostatečný odpor, aby zpomalil planetu natolik, aby se usadila na vzdálenou oběžnou dráhu a zůstala ve sluneční soustavě. To by se mohlo stát, kdyby k vysunutí došlo, když byla sluneční soustava stará mezi 3 miliony a 10 miliony let, než se veškerý plyn na disku ztratil do vesmíru.
Hal Levison, planetární dynamik z jihozápadního výzkumného ústavu v Boulderu v Coloradu, souhlasí s tím, že něco musí vytvářet orbitální vyrovnání, které Batygin a Brown zjistili. Ale říká, že příběh o původu, který vyvinuli pro Planet X, a jejich speciální prosba o vystřelení zpomalené plynem přispívá k „události s nízkou pravděpodobností“. Jiní vědci jsou pozitivnější. Navrhovaný scénář je pravděpodobný, říká Laughlin. „Obvykle se takové věci mýlí, ale jsem z toho opravdu nadšený,“ říká. „Je to lepší než házení mincí.“
To vše znamená, že planeta X zůstane v limbu, dokud ji skutečně nenajdete.
Astronomové mají několik dobrých nápadů, kam hledat, ale pozorování nové planety nebude snadné. Protože objekty na vysoce eliptických drahách se pohybují nejrychleji, když jsou blízko slunce, planeta X tráví velmi málo času na 200 AU. A kdyby tam právě teď byla, říká Brown, bylo by to tak jasná, že by ji astronomové pravděpodobně již spatřili.
Místo toho bude planeta X pravděpodobně trávit většinu času poblíž aphelionu a pomalu klusat ve vzdálenostech mezi 600 a 1200 AU. Většina dalekohledů schopných vidět tlumený objekt na takové vzdálenosti, jako je Hubblův kosmický dalekohled nebo 10m dalekohledy Keck na Havaji, mají extrémně malá zorná pole. Bylo by to jako hledat jehlu v kupce sena nahlédnutím přes slámku na pití.
Jeden dalekohled může pomoci: Subaru, 8metrový dalekohled na Havaji, který vlastní Japonsko. Má dostatek světla oblast detekce tak slabého objektu ve spojení s obrovským zorným polem – 75krát větším než u dalekohledu Keck. To umožňuje astronomům každou noc skenovat velké řádky oblohy. Batygin a Brown používají Subaru k hledání Planet X – a koordinují své úsilí se svými někdejšími konkurenty, Sheppardem a Trujillem, kteří se také připojili k lovu se Subaru. Brown říká, že potrvá asi 5 let, než oba týmy prohledají většinu oblasti, kde by mohla číhat Planet X.
Osmmetrový dalekohled Subaru na vrcholu Havany Mauna Kea má velké zorné pole – což mu umožňuje efektivně hledat planetu X.
Subaru Telescope, NAOJ
Pokud se vyhledávání objeví, jaký by měl být nový člen rodiny Slunce? volala? Brown říká, že je příliš brzy na to si dělat starosti a úzkostlivě se vyhýbá nabízení návrhů. Prozatím ho s Batyginem nazývají Planet Nine (a za poslední rok neformálně Planet Phattie – slang 90. let pro „cool“). Brown poznamenává, že ani Uran ani Neptun – dvě planety objevené v moderní době – neskončily je pojmenován jejich objeviteli a myslí si, že je to pravděpodobně dobrá věc. Je větší než kterýkoli jiný člověk a říká: „Je to něco jako najít nový kontinent na Zemi.“
Je si jistý, tato planeta X – na rozdíl od Pluta – si však zaslouží být nazývána planetou. Něco tak velkého jako Neptun ve sluneční soustavě? Ani se neptej. „Nikdo by se s tímhle nehádal, ani já.“