Úgy tűnik, hogy a Naprendszer új kilencedik bolygóval rendelkezik. Ma két tudós bizonyítékot jelentett be arról, hogy egy majdnem Neptunusz méretű test – de még nem látott – 15 000 évente kering a Nap körül. A naprendszer 4,5 milliárd évvel ezelőtti csecsemőkorában azt mondják, hogy az óriásbolygót kiütötték a bolygóképző régióból a nap közelében. A gáz lassította a bolygót egy távoli elliptikus pályára, ahol ma is leselkedik.
Az állítás a legerősebb, ugyanakkor a Neptunuszon túli “X bolygó” keresése során évszázadok óta. messzemenő követelések és még egyenesen dörmögés is sújtotta. De az új bizonyíték pár elismert bolygótudós, Konstantin Batygin és Mike Brown, a pasadenai Kaliforniai Műszaki Intézet (Caltech) párjától származik, akik az elkerülhetetlen szkepticizmusra készültek részletes elemzés a távoli objektumok pályáiról és a számítógépes szimulációk hónapjai. “Ha azt mondod:” Van bizonyítékunk az X bolygóra “, szinte minden csillagász azt mondja:” Ez megint? Ezek a srácok egyértelműen őrültek. ’Én is szeretném – mondja Brown. “Miért más ez? Ez azért más, mert ezúttal igazunk van.”
Mike Brown (balra) és Konstantin Batygin.
LANCE HAYASHIDA / CALTECH
A tudósok kívül azt mondják, hogy számításaik összegyűlnek, és az elővigyázatosság és az izgalom keverékét fejezik ki.” Nem tudnék elképzelni nagyobb üzletet, ha – és ez persze félkövér “ha” – ha ez kiderül, hogy igaza van ”- mondja Gregory Laughlin, a bolygótudós a Kaliforniai Egyetemen (UC), Santa Cruzban. “Az izgalom kimutatható.”
Batygin és Brown a jelenlétét a Neptunuszon túl keringő hat korábban ismert objektum sajátos csoportosításából következtette. Azt mondják, hogy csak 0,007% az esély, vagy kb. 15 000, hogy a csoportosulás véletlen lehet. Ehelyett azt mondják, hogy egy 10 Föld tömegű bolygó a hat tárgyat furcsa elliptikus pályájukra terelte, amelyek a Naprendszer síkjából kidőltek.
A következtetett bolygó pályája hasonlóan ferde, valamint olyan távolságokra húzódik, amelyek felrobbantják a Naprendszer korábbi elképzeléseit. A naphoz legközelebb eső megközelítése hétszer messzebb van, mint a Neptunusz, vagyis 200 csillagászati egység (AU). (An Az AU a Föld és a Nap közötti távolság, körülbelül 150 millió kilométer.) És az X bolygó akár 600 és 1200 AU között is barangolhat, jóval túl a Kuiper övön, a kis jeges világok azon régióján, amely a Neptunusz szélén kezdődik, körülbelül 30 AU.
Ha az X bolygó kint van, akkor Brown és Batygin s a csillagászoknak több tárgyat kellene találniuk az árulkodó pályákon, amelyeket az elrejtett óriás húzása alakít ki. De Brown tudja, hogy senki sem fog igazán hinni a felfedezésben, amíg maga az X bolygó nem jelenik meg a távcső keresőben. “Amíg nincs közvetlen felderítés, ez egy hipotézis – méghozzá egy nagyon jó hipotézis” – mondja. A csapatnak van ideje a Hawaii-szigeteki nagy teleszkópon, amely alkalmas a keresésre, és remélik, hogy más csillagászok is csatlakoznak a vadászathoz. .
A Plútó megölése jó móka volt, de ez minden más fölött áll.
Batygin és Brown ma közzétették az eredményt a The Astronomical Journal-ban. Alessandro Morbidelli, a francia Nizza Obszervatórium bolygódinamikusa végezte el a lap szakértői értékelését. Nyilatkozatában azt mondja, hogy Batygin és Brown “nagyon szilárd érv ”és arról, hogy„ teljesen meg van győződve egy távoli bolygó létezéséről ”.
Az új, kilencedik bolygó bajnoka ironikus szerepet játszik Brown számára; ő jobban ismert, mint bolygóölő. 2005-ös felfedezése Eris, egy távoli jeges világ, amely majdnem ugyanolyan méretű, mint a Plútó, kiderítette, hogy a legkülső bolygónak csak egyike volt a K uiper öv. A csillagászok azonnal átminősítették a Plútót törpebolygóként – ezt egy saga Brown mesélte el a Hogyan öltem meg a Plútót című könyvében.
Most csatlakozott az új bolygók évszázados kereséséhez. Módszere – amely az X bolygó létezésére következtetett kísérteties gravitációs hatásaiból – tiszteletre méltó eredményekkel rendelkezik. 1846-ban például Urbain Le Verrier francia matematikus egy óriásbolygó létét jósolta az Uránusz pályáján található szabálytalanságok alapján. A berlini csillagvizsgáló csillagászai megtalálták az új bolygót, a Neptunust, ahol állítólag volt, médiaszenzációt váltva ki.
A fennmaradó csuklás az Uránusz pályáján arra késztette a tudósokat, hogy még egy bolygó lehet, és 1906-ban Percival Lowell, egy gazdag iparmágnás, az arizonai Flagstaff-ban található új obszervatóriumában kezdte meg az úgynevezett “X-bolygó” keresését. 1930-ban a Plútó megfordult – de túl kicsi volt ahhoz, hogy értelmesen rángassa az Uránt.Több mint fél évszázaddal később a Voyager űrhajó mérésein alapuló új számítások azt mutatták, hogy az Uránusz és a Neptunusz pályája önmagában is rendben van: nincs szükség X bolygóra.
Mégis az X bolygó vonzereje. kitartott. Az 1980-as években például a kutatók azt javasolták, hogy egy láthatatlan barna törpe csillag periodikus kipusztulást okozhat a Földön az üstökösök egyesülésének kiváltásával. Az 1990-es években a tudósok egy Jupiter méretű bolygót hívtak meg a Naprendszer szélén, hogy megmagyarázzák bizonyos furcsa üstökösök eredetét. A múlt hónapban a kutatók azt állították, hogy egy túlméretezett sziklás bolygó halvány mikrohullámú ragyogását észlelték mintegy 300 AU-val arrébb, egy chilei távcsöves edény segítségével, Atacama Large Millimeter Array (ALMA) néven. (Brown egyike volt a sok szkeptikusnak, megjegyezve, hogy az ALMA szűk látómezejével az ilyen tárgy megtalálásának esélyei eltűntek.)
Brown 2003-ban kapta meg első betétjét jelenlegi kőbányájából, amikor egy csapat, amely megtalálta Sednát, egy tárgyat, amely valamivel kisebb, mint Eris és a Plútó. Sedna furcsa, távoli pályája a naprendszer akkoriban a legtávolabbi ismert objektumává tette. Perihéliuma, vagy a naphoz legközelebbi pontja 76 AU-n feküdt, túl a Kuiper-övön és messze kívül esik a Neptunusz gravitációjának hatásán. A következmény egyértelmű volt: Valami masszív, jóval a Neptunuszon túli, biztosan Sedna távoli pályájára vonzotta.
Hogy valaminek nem kellett bolygónak lennie. Sedna gravitációs mozdulata származhat egy elhaladó csillagból, vagy a sok más csillagfaiskola egyikéből, amelyek a naprendszer kialakulásának idején körülvették a kialakuló napot.
Azóta egy maroknyi egyéb jeges tárgy hasonló pályákon fordultak meg. Sedna öt másik furcsa ötvözésével Brown azt mondja, hogy kizárta a csillagokat, mint láthatatlan hatást: Ilyen furcsa pályákat csak egy bolygó magyarázhat meg. Három fő felfedezése – Eris, Sedna és most, potenciálisan az X bolygó – közül Brown szerint az utolsó a legszenzációsabb. “A Plútó megölése szórakoztató volt. Sedna megtalálása tudományosan érdekes volt” – mondja. “De ez itt minden más fölött és fölött áll.”
Brownt és Batygint szinte ütésig verték. Éveken át Sedna egyedüli nyom volt a Neptunuszon túli zavarra. Aztán 2014-ben Scott Sheppard és Chad Trujillo (a Brown’s egykori végzős hallgatója) publikált egy cikket, amely leírja a VP113 felfedezését, egy másik tárgyat, amely soha nem kerül a nap közelébe. Sheppard, a washingtoni Carnegie Institute for Science, és Trujillo, a hawaii Ikrek Obszervatórium jól ismerte a következményeket. Vizsgálni kezdték a két tárgy keringését 10 másik furcsa golyóval együtt. Észrevették, hogy a perihéliónál mindannyian nagyon közel kerültek a naprendszer síkjához, amelyben a Föld kering, az úgynevezett ekliptika. Sheppard és Trujillo egy írásában rámutattak a sajátos összetapadásra, és felvetették annak lehetőségét, hogy egy távoli nagy bolygó terelte az ekliptika közelében lévő tárgyakat. De nem nyomták tovább az eredményt.
Még ebben az évben a Caltechnél Batygin és Brown elkezdték megvitatni az eredményeket. Batygin szerint a távoli tárgyak pályájának megrajzolása rájött, hogy Sheppard és Trujillo által észrevett minta “csak a történet felét jelenti”. Nemcsak az ekliptika közelében lévő tárgyak voltak, hanem a perihéliumok is, fizikailag csoportosultak az űrben (lásd a fenti ábrát).
A következő évben a duó titokban megvitatta a mintát és mit jelent. könnyű kapcsolat volt, és képességeik kiegészítették egymást. Batygin, egy 29 éves, szeszélyes gyerek számítógépes modellező, az UC Santa Cruz-i egyetemre járt a strandon, és lehetőséget kapott arra, hogy rockegyüttesben játszhasson. a naprendszer milliárdok alatt történő modellezésével évtizedeken keresztül, megmutatva, hogy ritka esetekben instabil volt: a Merkúr a napba merülhet, vagy ütközhet a Vénuszral. “Elképesztő teljesítmény volt ez egy egyetemista számára” – mondja Laughlin, aki abban az időben együtt dolgozott vele.
Az 50 éves Brown a csillagászati csillagász, érzéke van a drámai felfedezésekhez és a magabiztossághoz. Rövidnadrágot és szandált visel a munkához, lábát az asztalára teszi, és szellőssége elfedi az intenzitást és az ambíciót. Van egy programja, amely készen áll arra, hogy az X-bolygó számára adatokat gyűjtsön egy nagy távcsőből, amikor nyilvánosan elérhetővé válnak az év későbbi szakaszában.
Irodáik néhány ajtóval lejjebb vannak egymástól. “A kanapém szebb, ezért hajlamosak vagyunk többet beszélni az irodámban” – mondja Batygin. “Mi inkább a Mike-ban lévő adatokat nézzük.” Még testvérek is lettek, és megvitatták ötleteiket, miközben arra vártak, hogy 2015 tavaszán vízbe szállhassanak egy kaliforniai Los Angeles-i triatlonon.
Először megnyerték a Sheppard és Trujillo által vizsgált tucatnyi objektumot a legtávolabbi hatra – hat különböző felmérés fedezte fel hat különböző teleszkópon. Ez kevésbé valószínűvé tette, hogy az összetapadás olyan megfigyelési torzításnak tudható be, mint például a távcső az ég egy bizonyos részére mutatása.
Batygin különböző méretű és keringésű X bolygókkal kezdte el vetni a naprendszer modelljeit. , hogy melyik verzió magyarázta a legjobban az objektumok útját. A számítógép néhány futtatása hónapokat vett igénybe. Az X bolygó számára kedvező méret alakult ki – öt és 15 földtömeg között -, valamint egy előnyös pálya: az űrben antialignált a hat kis objektumtól, így perihéliuma ugyanabba az irányba mutat, mint a hat objektum aphéliója, vagy a legtávolabbi pont a naptól. A hat pálya keresztezi az X bolygóét, de nem akkor, amikor a nagy zaklató a közelben van, és megzavarhatja őket. A végső vízkereszt 2 hónappal ezelőtt következett be, amikor Batygin szimulációi kimutatták, hogy az X bolygónak olyan tárgyak pályáit is meg kell faragnia, amelyek felülről és lentről a Naprendszerbe lendülnek, majdnem merőlegesek az ekliptikára. – Ez felidézte ezt az emléket – mondja Brown. – Korábban láttam ezeket a tárgyakat. Kiderült, hogy 2002 óta öt ilyen erősen hajló Kuiper-öv tárgyat fedeztek fel, és eredetük nagyrészt megmagyarázhatatlan. “Nem csak ott vannak, hanem pontosan ott vannak, ahol megjósoltuk” – mondja Brown. “Ekkor jöttem rá, hogy ez nemcsak érdekes és jó ötlet – ez valójában valós is.”
Sheppard, aki Trujillóval együtt egy láthatatlan bolygót is gyanított, azt mondja, hogy Batygin és Brown “az eredményünket egy új szintre emelték. … Elmélyedtek a dinamikában, amiben Csád és én nem igazán vagyunk jóban. Ezért gondolom ez izgalmas. ”
Mások, például Dave Jewitt bolygótudós, aki felfedezte a Kuiper-övet, óvatosabbak. Az a 0,007% -os esély, hogy a hat objektum csoportosulása véletlen, statisztikai jelentőséget ad a bolygónak 3,8 sigma – meghaladja a 3 sigma küszöböt, amelyet általában komolyan kell venni, de kevesebb, mint az 5 sigma, amelyet néha olyan területeken használnak, mint a részecskefizika. Ez aggasztja Jewittet, aki látta, hogy rengeteg 3-sigma eredmény eltűnt korábban. a Sheppard és Trujillo által vizsgált tucat objektum hatra csökkentése az elemzésük érdekében s, Batygin és Brown meggyengítette igényüket – mondja. “Aggódom, hogy egyetlen új objektum megtalálása, amely nincs a csoportban, tönkretenné az egész építményt” – mondja Jewitt, aki a Los Angeles-i UC-n van. “Ez csak egy botokkal játszott játék, csak hat bottal.”
Első piruláskor egy másik lehetséges probléma a NASA Widefield Infrared Survey Explorer (WISE), műhold, amely egy egész égbolton végzett felmérést végzett, és barna törpék – vagy óriásbolygók – melegét kereste. Kevin Luhman, a Pennsylvania Állami Egyetem, az University Park csillagászának 2013-as tanulmánya szerint kizárta a Szaturnusz vagy annál nagyobb bolygó létezését akár 10 000 AU-ig. De Luhman megjegyzi, hogy ha az X bolygó Neptunusz méretű vagy kisebb, ahogy Batygin és Brown mondja, a WISE ezt kihagyta volna. Szerinte csekély az észlelés esélye egy másik, hosszabb hullámhosszú – hűvösebb sugárzásra érzékeny – WISE-adatkészletben, amelyet az ég 20% -ára gyűjtöttek. Luhman most elemzi ezeket az adatokat.
Még akkor is, ha Batygin és Brown meg tudja győzni más csillagászokat arról, hogy az X bolygó létezik, újabb kihívással kell szembenézniük: megmagyarázzák, hogyan került ilyen messze a naptól. Ilyen távolságokon a protoplanetáris por- és gázkorong valószínűleg túl vékony volt ahhoz, hogy táplálja a bolygó növekedését. És még akkor is, ha az X bolygó valóban megkapja a helyét, mint egy bolygó, akkor túl lassan mozdult volna el hatalmas, lusta pályáján, hogy elegendő anyagot lehessen felhúzni ahhoz, hogy óriássá válhasson. X sokkal közelebb alakult a naphoz, a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz mellett. A számítógépes modellek kimutatták, hogy a korai naprendszer zűrzavaros biliárdasztal volt, a Föld méretű tucatnyi vagy akár több száz bolygó építőelem ugrált körülötte. Könnyen kialakulhatott ott egy másik embrionális óriásbolygó, amelyet csak egy másik gázóriás gravitációs rúgásával indítottak kifelé.
Nehezebb megmagyarázni, hogy az X bolygó miért nem hurkolt vissza oda, ahonnan indult, vagy hagyja el teljesen a naprendszert. De Batygin azt mondja, hogy a protoplanetáris korongban lévő maradék gáz elegendő húzóerőt tudott kifejteni ahhoz, hogy a bolygó éppen annyira lelassuljon, hogy távoli pályára álljon és a Naprendszerben maradjon. Ez akkor történhetett volna meg, ha a kidobás akkor történt, amikor a Naprendszer 3 és 10 millió év közötti volt, mondja, mielőtt a lemezen lévő összes gáz elveszett az űrbe.
Hal Levison, a Southwest Research Institute bolygódinamikusa, a coloradói Boulderben egyetért abban, hogy valaminek létre kell hoznia a Batygin és Brown által észlelt pályaillesztést. De azt mondja, hogy az eredet történet, amelyet az X bolygó számára fejlesztettek ki, és a gázzal lassított ejekcióra való különös könyörgésük “kis valószínűségű eseményt” jelent. Más kutatók pozitívabbak. A javasolt forgatókönyv elfogadható, mondja Laughlin. “Általában az ilyen dolgok helytelenek, de nagyon izgatott vagyok ez miatt” – mondja. “Jobb, mint egy érmefordítás.”
Mindez azt jelenti, hogy az X bolygó változatlanul marad, amíg meg nem találják.
A csillagászoknak jó ötleteik vannak arról, hogy hol keressék, de nem lesz könnyű felfedezni az új bolygót. Mivel az erősen elliptikus pályán lévő tárgyak a nap közelében közeledve mozognak a leggyorsabban, az X bolygó nagyon kevés időt tölt 200 AU-val. És ha most ott lenne, Brown szerint olyan fényes, hogy a csillagászok valószínűleg már észrevették volna.
Ehelyett az X bolygó valószínűleg ideje nagy részét aphelion közelében tölti, lassan ügetve 600 és 1200 AU között. A legtöbb távcső képes látni egy ilyen távolságban lévő homályos tárgyak, mint például a Hubble űrtávcső vagy a Hawaii-i 10 méteres Keck távcsövek, rendkívül apró látómezővel rendelkeznek. Olyan lenne, mintha tűt keresne a szénakazalban, ha bepillantana egy itatószalmaszálba.
Egy teleszkóp segíthet: a Subaru, egy 8 méteres hawaii távcső, Japán tulajdonában van. egy ilyen halvány tárgy észleléséhez, amely hatalmas látómezővel párosul – 75-szer nagyobb, mint egy Keck-távcsőé. Ez lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy minden éjjel nagy mennyiségű égboltot vizsgáljanak. Batygin és Brown a Subaruval keresi az X bolygót – és összehangolják erőfeszítéseiket korábbi versenytársaikkal, Shepparddal és Trujillóval, akik szintén csatlakoztak a vadászathoz a Subaruval. Brown szerint körülbelül 5 évbe telik, amíg a két csapat átkutatja a terület nagy részét, ahol az X bolygó leselkedhet.
A Hawaii Mauna Kea tetején található 8 méteres Subaru teleszkóp nagy látótérrel rendelkezik – lehetővé teszi, hogy hatékonyan keressen az X bolygóra.
Subaru teleszkóp, NAOJ
Ha a keresés véget ér, mi legyen a Nap családjának új tagja hívott? Brown szerint még korai aggódni emiatt, és alaposan elkerüli a javaslatok felajánlását. Egyelőre ő és Batygin kilenc bolygónak hívják (és az elmúlt évben informálisan a Phattie bolygót – az 1990-es évek szlengje a “hűvös” szlenget). Brown megjegyzi, hogy sem az Uránusz, sem a Neptunusz – a modern időkben felfedezett két bolygó – végül felfedezőik nevezték el, és úgy gondolja, hogy ez valószínűleg jó dolog. Nagyobb, mint bárki más, azt mondja: “Ez olyan, mintha új kontinenst találnánk a Földön.”
Biztos benne, azonban az X bolygó – a Plútóval ellentétben – megérdemli, hogy bolygónak nevezzék. Valami akkora, mint a Neptunusz a Naprendszerben? Ne is kérdezd. “Ezt senki sem vitatná, még én sem.”