태양계에 새로운 9 번째 행성이있는 것 같습니다. 오늘, 두 과학자는 해왕성의 크기와 거의 비슷하지만 아직 보이지는 않지만 15,000 년마다 태양을 공전한다는 증거를 발표했습니다. 45 억년 전 태양계의 초기 단계에 거대한 행성이 태양 근처의 행성 형성 지역에서 떨어 졌다고 그들은 말합니다. 가스에 의해 속도가 느려진 행성은 먼 타원 궤도에 자리를 잡았으며 오늘날에도 여전히 숨어 있습니다.
이 주장은 해왕성 너머 “행성 X”에 대한 수세기 동안의 탐색에서 가장 강력했습니다. 퀘스트 그러나 새로운 증거는 패서 디나에있는 캘리포니아 공과 대학 (Caltech)의 두 명의 존경받는 행성 과학자 Konstantin Batygin과 Mike Brown으로부터 나왔습니다. 다른 먼 물체의 궤도에 대한 자세한 분석과 수개월 간의 컴퓨터 시뮬레이션 ” ‘우리는 행성 X에 대한 증거가 있습니다’라고 말하면 거의 모든 천문학자가 ‘이거 또? 이 사람들은 분명히 미쳤습니다.”나도 그렇게 할 것입니다.”라고 Brown은 말합니다. “이것이 다른 이유는 무엇입니까? 이번에는 우리가 옳기 때문에 다릅니다.”
Mike Brown (왼쪽) 및 Konstantin Batygin.
LANCE HAYASHIDA / CALTECH
외부 과학자들은 계산 결과가 쌓여서 결과에 대한주의와 흥분이 혼합되어 있다고 말합니다.”만약 더 큰 거래는 상상할 수 없었습니다. 캘리포니아 대학 (UC) 산타 크루즈의 행성 과학자 인 그레고리 라플린 (Gregory Laughlin)의 말입니다. “그것에 대한 스릴은 감지 할 수 있다는 것입니다.”
Batygin과 Brown은 해왕성 너머 궤도를 도는 이전에 알려진 6 개의 천체의 특이한 군집에서 그 존재를 추론했습니다. 그들은 단지 0.007 %의 확률, 즉 15,000, 그 클러스터링이 우연의 일치 일 수 있습니다. 대신에 그들은 10 개의 지구 질량을 가진 행성이 6 개의 물체를 태양계의 평면에서 기울어 진 이상한 타원 궤도로 몰아 넣었다고 말합니다.
추론 된 행성의 궤도는 비슷하게 기울어지고 태양계의 이전 개념을 폭발시킬 거리까지 늘어납니다. 태양에 가장 가까운 접근은 해왕성 또는 200 AU (천문 단위)보다 7 배 더 멀습니다. AU는 지구와 태양 사이의 거리로 약 1 억 5 천만 킬로미터입니다.) 그리고 행성 X는 해왕성의 가장자리에서 약 30 AU에서 시작하는 작은 얼음 세계의 지역 인 Kuiper 벨트를 훨씬 넘어 600에서 1200 AU까지 이동할 수 있습니다.
행성 X가 밖에 있다면 Brown과 Batygin은 천문학 자들은 숨겨진 거인의 끌림에 의해 형성되는 은밀한 궤도에서 더 많은 물체를 찾아야합니다. 그러나 Brown은 Planet X 자체가 망원경 뷰 파인더에 나타날 때까지 아무도이 발견을 믿지 않을 것임을 알고 있습니다. 그는 “직접 탐지가있을 때까지 가설이 될 수 있습니다. 잠재적으로 매우 좋은 가설 일 수도 있습니다.”라고 그는 말합니다. 팀은 하와이에서 검색에 적합한 대형 망원경 하나에 시간을두고 다른 천문학 자들이 사냥에 동참하기를 바랍니다. .
명왕성을 죽이는 것은 재미 있었지만 이것은 무엇보다도 머리와 어깨입니다.
Batygin과 Brown은 오늘 The Astronomical Journal에 그 결과를 발표했습니다. 프랑스 니스 천문대의 행성 역학자 인 Alessandro Morbidelli가 논문에 대한 동료 검토를 수행했습니다. 성명에서 Batygin과 Brown은 “매우 확고한 논쟁”이며 그는 “먼 행성의 존재에 대해 상당히 확신하고 있습니다.”
새로운 9 번째 행성에 도전하는 것은 브라운에게 아이러니 한 역할입니다. 그는 행성 학살자로 더 잘 알려져 있습니다. 그의 2005 년 발견 명왕성과 거의 같은 크기의 외딴 얼음 세계인 Eris의 가장 바깥 쪽 행성으로 보이는 것이 K의 많은 세계 중 하나에 불과하다는 것을 밝혔습니다. UIper 벨트. 천문학 자들은 즉시 명왕성을 왜 소행성으로 재 분류했습니다. 사가 브라운은 그의 책 How I Killed Pluto에서 언급했습니다.
이제 그는 수세기 동안 새로운 행성을 찾는 데 동참했습니다. 유령의 중력 효과로부터 행성 X의 존재를 추론하는 그의 방법은 훌륭한 실적을 가지고 있습니다. 예를 들어 1846 년 프랑스의 수학자 Urbain Le Verrier는 천왕성 궤도의 불규칙성으로부터 거대한 행성의 존재를 예측했습니다. 베를린 천문대의 천문학 자들은 새로운 행성 인 해왕성을 발견했습니다. 그것이 있어야 할 곳에 미디어의 센세이션을 일으켰습니다.
천왕성의 궤도에 남아있는 딸꾹질은 과학자들로 하여금 아직 행성이 하나 더있을 것이라고 생각하게했습니다. 1906 년 부유 한 거물 인 퍼시벌 로웰은 애리조나 주 플래그 스태프에있는 자신의 새로운 천문대에서 “플래닛 X”라고 부르는 것을 찾기 시작했습니다. 1930 년에 명왕성이 나타 났지만 천왕성을 의미있게 잡아 당기기에는 너무 작았습니다.반세기가 지난 후 Voyager 우주선의 측정을 기반으로 한 새로운 계산 결과 천왕성과 해왕성의 궤도는 그 자체로 괜찮았다는 것이 밝혀졌습니다. 행성 X는 필요하지 않았습니다.
아직 행성 X의 매력은 지속. 예를 들어, 1980 년대에 연구자들은 보이지 않는 갈색 왜성이 혜성의 푸실 라드를 촉발하여 지구상에서 주기적으로 멸종을 일으킬 수 있다고 제안했습니다. 1990 년대에 과학자들은 특정 이상한 혜성의 기원을 설명하기 위해 태양계 가장자리에있는 목성 크기의 행성을 호출했습니다. 지난달 연구자들은 칠레의 아타 카마 라지 밀리미터 어레이 (ALMA)라고하는 망원경 접시 배열을 사용하여 약 300AU 떨어진 거대한 암석 행성의 희미한 마이크로파 빛을 감지했다고 주장했다. (브라운은 ALMA의 좁은 시야가 그러한 물체를 발견 할 수있는 기회를 가졌다는 점을 지적하면서 많은 회의론자 중 한 명이었습니다.)
Brown은 2003 년에 현재 채석장에 대해 처음으로 알아 차 렸습니다. Eris와 Pluto보다 약간 작은 물체 인 Sedna를 발견 한 팀. Sedna의 이상하고 멀리 떨어진 궤도는 당시 태양계에서 가장 먼 것으로 알려진 물체였습니다. 근일점 또는 태양에 가장 가까운 지점은 Kuiper 벨트를 넘어 해왕성의 중력의 영향을 훨씬 벗어난 76AU에 있습니다. 그 의미는 분명했습니다. 해왕성 너머의 거대한 무언가가 세드나를 먼 궤도로 끌어 들였을 것입니다.
그것이 행성 일 필요는 없었습니다. 세드나의 중력 넛지는 지나가는 별이나 태양계가 형성 될 때 초기 태양을 둘러싼 다른 많은 별의 보육원 중 하나에서 올 수 있습니다.
그 이후로 몇 개의 다른 얼음 물체가 있습니다. 비슷한 궤도에서 나타났습니다. 브라운은 세드나를 5 개의 다른 이상한 별과 결합함으로써 보이지 않는 영향으로 별을 배제했다고 말합니다. 행성 만이 그런 이상한 궤도를 설명 할 수 있습니다. 그의 세 가지 주요 발견 인 Eris, Sedna, 그리고 현재 잠재적으로 Planet X-Brown은 마지막 발견이 가장 감각적이라고 말합니다. “명왕성을 죽이는 것은 재미있었습니다. Sedna를 찾는 것은 과학적으로 흥미로 웠습니다. 그러나 이것은 다른 모든 것보다 머리와 어깨입니다.”
Brown과 Batygin은 거의 두들겨 맞았습니다. 수년 동안 Sedna는 Neptune 너머에서 온 섭동에 대한 유일한 단서였습니다. 그런 다음 2014 년 Scott Sheppard와 Chad Trujillo (Brown ‘s의 전 대학원생)는 태양에 가까워지지 않는 또 다른 물체 인 VP113의 발견을 설명하는 논문을 발표했습니다. 워싱턴 D.C.의 카네기 과학 연구소의 셰퍼드와 하와이의 쌍둥이 자리 천문대의 트루 히요는 그 의미를 잘 알고있었습니다. 그들은 10 개의 다른 이상한 공과 함께 두 물체의 궤도를 조사하기 시작했습니다. 그들은 근일점에서 모두 황도라고 불리는 지구 궤도가 도는 태양계의 평면에 매우 가깝다는 것을 발견했습니다. 한 논문에서 Sheppard와 Trujillo는 특이한 덩어리를 지적하고 멀리 떨어진 큰 행성이 황도 근처의 물체를 몰아 넣었을 가능성을 제기했습니다. 그러나 그들은 더 이상 결과를 언급하지 않았습니다.
그해 말 Caltech에서 Batygin과 Brown은 결과에 대해 논의하기 시작했습니다. 먼 물체의 궤도를 그리는 것은 Sheppard와 Trujillo가 알아 차린 패턴이 “이야기의 절반에 불과”하다는 것을 깨달았다 고 Batygin은 말합니다. perihelia에서 황도 근처의 물체뿐만 아니라 그들의 perihelia는 물리적으로 공간에 모여있었습니다 (위의 다이어그램 참조).
다음 해에 듀오는 패턴과 그 의미에 대해 비밀리에 논의했습니다. 쉬운 관계 였고 그들의 기술은 서로를 보완했습니다. 29 세의 유능한 어린이 컴퓨터 모델러 인 Batygin은 해변과 록 밴드에서 연주 할 기회를 얻기 위해 UC Santa Cruz의 대학에 진학했습니다. 수십억 년에 걸쳐 태양계의 운명을 모델링하여 드물게 불안정하다는 것을 보여주었습니다. 수성은 태양에 뛰어 들거나 금성과 충돌 할 수 있습니다. “학부생에게 놀라운 성과였습니다.”라고 Laughlin은 말합니다. 당시 그와 함께 일한 사람이었습니다.
50 세의 브라운은 극적인 발견에 대한 재능과 그에 걸 맞는 자신감을 가진 관측 천문학 자입니다. 그는 일할 때 반바지와 샌들을 신고 책상 위에 발을 올려 놓고 강렬함과 야망을 감추는 부드러움을 가지고 있습니다. 그는 올해 말에 공개되는 순간에 주요 망원경의 데이터에서 Planet X를 검색 할 프로그램을 모두 가지고 있습니다.
그 사무실은 서로 몇 문 떨어져 있습니다. “내 소파가 더 멋져서 사무실에서 더 많이 이야기하는 경향이 있습니다.”라고 Batygin은 말합니다. “우리는 Mike의 데이터를 더 많이 보는 경향이 있습니다.” 그들은 심지어 운동 친구가되어 2015 년 봄 캘리포니아 로스 앤젤레스 철인 3 종 경기에서 물속에 들어가기를 기다리는 동안 그들의 아이디어를 논의했습니다.
먼저, 그들은 Sheppard와 Trujillo가 연구 한 12 개의 물체를 가장 먼 6 개까지 발견했습니다. 6 개의 다른 망원경에 대한 6 개의 다른 조사를 통해 발견되었습니다. 따라서 망원경으로 하늘의 특정 부분을 가리키는 것과 같은 관측 편향 때문일 가능성이 낮아졌습니다.
Batygin은 다양한 크기와 궤도의 행성 X로 태양계 모델을 심기 시작했습니다. , 객체의 경로를 가장 잘 설명하는 버전을 확인합니다. 일부 컴퓨터 실행에는 몇 달이 걸렸습니다. 행성 X에 선호되는 크기 (지구 질량 5 ~ 15 개)와 선호 궤도가 나타났습니다. 6 개의 작은 물체로부터 공간에서 반 정렬되어 주변 일 점이 6 개 물체의 원점 또는 가장 먼 지점과 같은 방향에 있습니다. 태양으로부터. 6 개의 궤도는 행성 X의 궤도를 교차하지만, 큰 괴롭힘이 근처에 있고 그들을 방해 할 수있을 때는 그렇지 않습니다. 마지막 깨달음은 2 개월 전 Batygin의 시뮬레이션에서 행성 X가 황도와 거의 직각 인 위와 아래에서 태양계로 급습하는 물체의 궤도도 조각해야한다는 것을 보여 주었을 때 왔습니다. Brown은 “이것이이 기억을 촉발 시켰습니다.이 물건을 전에 본 적이 있습니다.” 2002 년 이후로 이러한 고도로 기울어 진 Kuiper 벨트 물체 중 5 개가 발견되었으며 그 기원은 거의 설명되지 않았습니다. Brown은 “그것들이있을뿐만 아니라 우리가 예상 한 정확한 위치에 있습니다.”라고 말합니다. “그때 저는 이것이 단지 흥미롭고 좋은 아이디어가 아니라 실제로 사실임을 깨달았습니다.”
Trujillo와 함께 보이지 않는 행성을 의심했던 Sheppard는 Batygin과 Brown은 “우리의 결과를 다음 단계로 끌어 올렸습니다.… 그들은 역학에 깊이 빠져 들었습니다. Chad와 제가 잘하지 못하는 것입니다. 그게 제가 생각하는 이유입니다. 이것은 흥미 진진합니다.”
Kuiper 벨트를 발견 한 행성 과학자 Dave Jewitt와 같은 다른 사람들은 더 조심 스럽습니다. 6 개의 물체가 우연히 모여있을 확률이 0.007 %이면 행성이 통계적으로 중요하다고 주장합니다. 3.8 시그마의-일반적으로 진지하게 받아 들여야하는 3 시그마 임계 값을 넘어선 것이지만 입자 물리학과 같은 분야에서 때때로 사용되는 5 시그마에 미치지 못합니다. 이전에 많은 3 시그마 결과가 사라지는 것을 보았던 Jewitt를 걱정합니다. Sheppard와 Trujillo가 조사한 12 개의 개체를 분석을 위해 6 개로 줄입니다. s, Batygin과 Brown은 그들의 주장을 약화 시켰다고 그는 말한다. UC Los Angeles에있는 Jewitt는 “그룹에없는 하나의 새로운 물체를 발견하면 건물 전체가 파괴 될까 봐 걱정됩니다. 스틱이 6 개 밖에없는 스틱 게임입니다.”라고 말합니다.
처음에는 NASA의 Widefield Infrared Survey Explorer (WISE)에서 또 다른 잠재적 문제가 발생합니다. 갈색 왜성 또는 거대한 행성의 열을 찾기 위해 전 천공 탐사를 완료 한 위성. 펜실베니아 주립 대학, 유니버시티 파크의 천문학 자 Kevin Luhman의 2013 년 연구에 따르면이 행성은 10,000AU까지 토성 또는 더 큰 행성의 존재를 배제했습니다. 그러나 Luhman은 Batygin과 Brown이 말했듯이 Planet X가 Neptune 크기 이하라면 WISE는 그것을 놓쳤을 것이라고 지적합니다. 그는 하늘의 20 %에 대해 수집 된 더 차가운 방사능에 민감한 더 긴 파장에서 다른 WISE 데이터 세트에서 탐지 가능성이 희박하다고 말합니다. Luhman은 현재 이러한 데이터를 분석하고 있습니다.
Batygin과 Brown이 다른 천문학 자에게 행성 X가 존재한다고 설득 할 수 있다고해도 그들은 또 다른 도전에 직면 해 있습니다. 그것은 그것이 어떻게 태양에서 멀리 떨어져 있었는지 설명하는 것입니다. 그러한 거리에서 먼지와 가스로 이루어진 원시 행성 원반은 행성 성장을 촉진하기에는 너무 얇 았을 것입니다. 그리고 행성 X가 행성계로서의 발판을 마련했다고하더라도, 거인이되기에 충분한 물질을 끌어 올리기에는 그 광활하고 게으른 궤도에서 너무 느리게 움직였을 것입니다.
대신, Batygin과 Brown은 그 행성을 제안합니다. X는 목성, 토성, 천왕성 및 해왕성과 함께 태양에 훨씬 더 가깝게 형성되었습니다. 컴퓨터 모델에 따르면 초기 태양계는 지구 크기의 수십 또는 수백 개의 행성 빌딩 블록이 맴돌고있는 격동적인 당구대였습니다. 또 다른 거대한 배아 행성은 그곳에서 쉽게 형성 될 수 있었지만 다른 가스 거인의 중력 차기에 의해서만 바깥쪽으로 부팅 될 수있었습니다.
왜 행성 X가 시작된 곳으로 돌아 가지 않았는지 설명하기가 더 어렵습니다. 태양계를 완전히 떠나십시오. 그러나 Batygin은 원시 행성 원반의 잔류 가스가 먼 궤도에 정착하고 태양계에 남아있을만큼만 행성을 느리게 할만큼 충분한 항력을 가했을 수 있다고 말합니다. 태양계가 300 만년에서 1000 만년 사이 였을 때 분출이 일어났다면 디스크의 모든 가스가 우주로 사라지기 전에 이런 일이 일어 났을 수 있다고 그는 말합니다.
콜로라도 볼더에있는 남서부 연구소의 행성 역학자 인 Hal Levison은 무언가가 궤도 정렬을 생성해야한다는 데 동의합니다. Batygin과 Brown이 감지했습니다. 그러나 그는 그들이 Planet X를 위해 개발 한 기원 이야기와 가스 느린 방출에 대한 그들의 특별한 간청은 “낮은 확률 사건”에 합쳐진다고 말합니다. 다른 연구자들은 더 긍정적입니다. 제안 된 시나리오는 그럴듯하다고 Laughlin은 말합니다. “보통 이와 같은 것은 잘못된 것이지만이 시나리오에 대해 정말 흥분됩니다.”라고 그는 말합니다. “동전 던지기보다 낫습니다.”
이 모든 것은 행성 X가 실제로 발견 될 때까지 림보에 남아 있음을 의미합니다.
천문학 자들은 어디를 볼지에 대한 좋은 아이디어를 가지고 있지만 새로운 행성을 발견하는 것은 쉽지 않을 것입니다. 고도로 타원 궤도에있는 물체는 태양에 가까울 때 가장 빠르게 움직이기 때문에 행성 X는 200AU에서 거의 시간을 소비하지 않습니다. 그리고 지금 거기에 있었다면 그렇게 될 것이라고 Brown은 말합니다. 너무 밝아서 천문학 자들은 아마 이미 그것을 발견했을 것입니다.
대신, 행성 X는 600에서 1200AU 사이의 거리를 따라 천천히 걷다가 아펠 리온 근처에서 대부분의 시간을 보낼 것입니다. 대부분의 망원경은 허블 우주 망원경이나 하와이의 10 미터 켁 망원경과 같이 거리에있는 희미한 물체는 시야가 매우 작습니다. 마치 빨대를 들여다 보며 건초 더미에서 바늘을 찾는 것과 같습니다.
하나의 망원경이 도움이 될 수 있습니다 : 일본 소유의 하와이에있는 8 미터 망원경 인 Subaru. 이처럼 희미한 물체를 감지 할 수있는 영역은 Keck 망원경보다 75 배 더 큰 거대한 시야와 결합되어 있습니다. 이를 통해 천문학 자들은 매일 밤 하늘의 큰 스와 스를 스캔 할 수 있습니다. Batygin과 Brown은 Subaru를 사용하여 Planet X를 찾고 있습니다. 그들은 Subaru와 함께 사냥에 참여한 이전 경쟁자 Sheppard 및 Trujillo와 함께 노력을 조정하고 있습니다. Brown은 두 팀이 Planet X가 숨어있을 수있는 대부분의 지역을 검색하는 데 약 5 년이 걸릴 것이라고 말합니다.
하와이 마우나 케아 꼭대기에있는 8 미터 스바루 망원경은 시야가 넓어 행성 X를 효율적으로 검색 할 수 있습니다.
NAOJ 스바루 망원경
검색 결과가 나오면 태양의 새로운 가족은 무엇이어야합니까? 전화? Brown은 그것에 대해 걱정하기에는 너무 이르다고 말하며 꼼꼼하게 제안을 제공하지 않습니다. 현재 그와 Batygin은 그것을 Planet Nine이라고 부르고 있습니다. (그리고 작년에 비공식적으로 Planet Phattie—1990 년대 “cool”의 속어). Brown은 천왕성도 해왕성 (현대에서 발견 된 두 행성)도 결국은되지 않았다고 말합니다. 발견 자들의 이름을 따서 이름을 붙였고 그는 그것이 아마도 좋은 일이라고 생각합니다. 그것은 어느 누구보다 더 큽니다. “지구에서 새로운 대륙을 찾는 것과 같습니다.”
그는 확신합니다. 그러나 행성 X는 명왕성과 달리 행성이라고 부를 가치가 있습니다. 태양계에있는 해왕성 정도의 크기인가? 묻지도 마세요. “아무도이 문제에 대해 논쟁하지 않을 것입니다. 나조차도.”