O sistema solar parece ter um novo nono planeta. Hoje, dois cientistas anunciaram evidências de que um corpo quase do tamanho de Netuno – mas ainda não visto – orbita o Sol a cada 15.000 anos. Durante a infância do sistema solar, 4,5 bilhões de anos atrás, eles dizem, o planeta gigante foi expulso da região de formação de planetas perto do sol. Retardado pelo gás, o planeta se estabeleceu em uma órbita elíptica distante, onde ainda se esconde hoje.
A afirmação é a mais forte até então na busca de séculos por um “Planeta X” além de Netuno. A busca tem sido atormentado por afirmações rebuscadas e até charlatanismo absoluto. Mas a nova evidência vem de uma dupla de cientistas planetários respeitados, Konstantin Batygin e Mike Brown do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena, que se prepararam para o ceticismo inevitável com análises detalhadas das órbitas de outros objetos distantes e meses de simulações de computador. “Se você disser: ‘Temos evidências do planeta X’, quase qualquer astrônomo dirá: ‘Isso de novo? Esses caras são claramente loucos. ‘Eu também, ”diz Brown. “Por que isso é diferente? Isso é diferente porque desta vez estamos certos.”
Mike Brown (à esquerda) e Konstantin Batygin.
LANCE HAYASHIDA / CALTECH
Cientistas externos dizem que seus cálculos se acumulam e expressam uma mistura de cautela e entusiasmo sobre o resultado.” Eu não poderia imaginar um negócio maior se – e é claro que é um negrito ‘se’ – se acabou por estar certo ”, diz Gregory Laughlin, um cientista planetário da Universidade da Califórnia (UC), em Santa Cruz. “O que é emocionante é detectável.”
Batygin e Brown inferiram sua presença a partir do agrupamento peculiar de seis objetos anteriormente conhecidos que orbitam além de Netuno. Eles dizem que há apenas 0,007% de chance, ou cerca de um em 15.000, que o agrupamento pode ser uma coincidência. Em vez disso, eles dizem, um planeta com a massa de 10 Terras guiou os seis objetos em suas estranhas órbitas elípticas, inclinadas para fora do plano do sistema solar.
A órbita do planeta inferido é inclinada de forma semelhante, bem como esticada a distâncias que explodirão as concepções anteriores do sistema solar. Sua abordagem mais próxima do Sol é sete vezes mais distante do que Netuno, ou 200 unidades astronômicas (UAs). (An UA é a distância entre a Terra e o Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros.) E o planeta X poderia vagar por até 600 a 1200 UA, bem além do cinturão de Kuiper, a região de pequenos mundos gelados que começa na borda de Netuno cerca de 30 UA.
Se o Planeta X estiver lá, Brown e Batygin s sim, os astrônomos deveriam encontrar mais objetos em órbitas reveladoras, moldadas pela atração do gigante oculto. Mas Brown sabe que ninguém realmente acreditará na descoberta até que o próprio planeta X apareça no visor de um telescópio. “Até que haja uma detecção direta, é uma hipótese – até mesmo uma hipótese potencialmente muito boa”, diz ele. A equipe tem tempo no único grande telescópio no Havaí que é adequado para a pesquisa e eles esperam que outros astrônomos participem da caçada .
Matar Plutão foi divertido, mas isso é cabeça e ombros acima de tudo.
Batygin e Brown publicaram o resultado hoje no The Astronomical Journal. Alessandro Morbidelli, um dinamista planetário do Observatório de Nice, na França, fez a revisão por pares para o jornal. Em uma declaração, ele diz que Batygin e Brown fizeram “muito argumento sólido ”e que ele está“ bastante convencido da existência de um planeta distante ”.
Defender um novo nono planeta é um papel irônico para Brown; ele é mais conhecido como um matador de planetas. Sua descoberta de 2005 de Eris, um remoto mundo gelado quase do mesmo tamanho de Plutão, revelou que o que era visto como o planeta mais externo era apenas um dos muitos mundos no K cinto uiper. Os astrônomos prontamente reclassificaram Plutão como um planeta anão – uma saga que Brown contou em seu livro How I Killed Plutão.
Agora, ele se juntou à busca centenária por novos planetas. Seu método – inferir a existência do Planeta X a partir de seus efeitos gravitacionais fantasmagóricos – tem um histórico respeitável. Em 1846, por exemplo, o matemático francês Urbain Le Verrier previu a existência de um planeta gigante a partir de irregularidades na órbita de Urano. Astrônomos do Observatório de Berlim encontraram o novo planeta, Netuno, onde ele deveria estar, causando sensação na mídia.
Os soluços remanescentes na órbita de Urano levaram os cientistas a pensar que ainda poderia haver mais um planeta, e em 1906, Percival Lowell, um rico magnata, começou a busca pelo que chamou de “Planeta X” em seu novo observatório em Flagstaff, Arizona. Em 1930, Plutão apareceu – mas era pequeno demais para puxar Urano de maneira significativa.Mais de meio século depois, novos cálculos baseados em medições feitas pela espaçonave Voyager revelaram que as órbitas de Urano e Netuno funcionavam perfeitamente sozinhas: nenhum planeta X era necessário.
Ainda assim, o fascínio do planeta X persistiu. Na década de 1980, por exemplo, pesquisadores propuseram que uma estrela anã marrom invisível poderia causar extinções periódicas na Terra, disparando fuziladas de cometas. Na década de 1990, os cientistas invocaram um planeta do tamanho de Júpiter na borda do sistema solar para explicar a origem de certos cometas estranhos. No mês passado, pesquisadores afirmaram ter detectado o fraco brilho de micro-ondas de um planeta rochoso descomunal a cerca de 300 UA de distância, usando uma série de antenas de telescópio no Chile chamada Atacama Large Millimeter Array (ALMA). (Brown era um dos muitos céticos, observando que o campo de visão estreito do ALMA tornava as chances de encontrar tal objeto cada vez menores.)
Brown teve a primeira idéia de sua caça atual em 2003, quando liderou um equipe que encontrou Sedna, um objeto um pouco menor que Eris e Plutão. A órbita estranha e distante de Sedna o tornou o objeto conhecido mais distante do sistema solar na época. Seu periélio, ou ponto mais próximo do sol, ficava a 76 UA, além do cinturão de Kuiper e muito fora da influência da gravidade de Netuno. A implicação era clara: algo enorme, bem além de Netuno, deve ter puxado Sedna para sua órbita distante.
Esse algo não precisava ser um planeta. O empurrão gravitacional de Sedna pode ter vindo de uma estrela que passa, ou de um dos muitos outros berçários estelares que cercavam o sol nascente na época da formação do sistema solar.
Desde então, um punhado de outros objetos gelados apareceram em órbitas semelhantes. Ao combinar Sedna com cinco outros esquisitos, Brown diz que descartou estrelas como a influência invisível: Somente um planeta poderia explicar essas órbitas estranhas. De suas três principais descobertas – Eris, Sedna e agora, potencialmente, o Planeta X – Brown diz que a última é a mais sensacional. “Matar Plutão foi divertido. Encontrar Sedna foi cientificamente interessante”, diz ele. “Mas este aqui está acima de tudo.”
Brown e Batygin quase foram derrotados. Por anos, Sedna foi uma pista solitária para uma perturbação além de Netuno. Então, em 2014, Scott Sheppard e Chad Trujillo (um ex-aluno de graduação de Brown) publicaram um artigo descrevendo a descoberta do VP113, outro objeto que nunca se aproxima do sol. Sheppard, do Carnegie Institution for Science em Washington, D.C., e Trujillo, do Gemini Observatory, no Havaí, estavam bem cientes das implicações. Eles começaram a examinar as órbitas dos dois objetos junto com 10 outros estranhos. Eles notaram que, no periélio, todos chegavam muito perto do plano do sistema solar em que orbita a Terra, chamado de eclíptica. Em um artigo, Sheppard e Trujillo apontaram a aglomeração peculiar e levantaram a possibilidade de que um grande planeta distante tivesse agrupado os objetos perto da eclíptica. Mas eles não pressionaram mais o resultado.
Mais tarde naquele ano, no Caltech, Batygin e Brown começaram a discutir os resultados. Traçando as órbitas dos objetos distantes, Batygin diz, eles perceberam que o padrão que Sheppard e Trujillo haviam notado “era apenas metade da história”. Não apenas os objetos estavam perto da eclíptica no periélio, mas seus periélios estavam fisicamente agrupados no espaço (veja o diagrama, acima).
No ano seguinte, a dupla discutiu secretamente o padrão e o que ele significava. era uma relação fácil, e suas habilidades se complementavam. Batygin, um garoto prodígio modelador de computadores de 29 anos, foi para a faculdade na UC Santa Cruz pela praia e pela chance de tocar em uma banda de rock. Mas ele deixou sua marca lá, modelando o destino do sistema solar ao longo de bilhões de anos, mostrando que, em casos raros, ele era instável: Mercúrio pode mergulhar no sol ou colidir com Vênus. “Foi uma conquista incrível para um estudante de graduação”, diz Laughlin, que trabalhava com ele na época.
Brown, 50, é o astrônomo observacional, com talento para descobertas dramáticas e a confiança necessária. Para trabalhar, usa shorts e sandálias, põe os pés em cima da mesa e tem uma leveza que mascara a intensidade e a ambição. Ele tem um programa pronto para peneirar o Planeta X em dados de um grande telescópio no momento em que eles se tornarem publicamente disponíveis no final deste ano.
Seus escritórios estão a algumas portas um do outro. “Meu sofá é mais agradável, por isso tendemos a falar mais no meu escritório”, diz Batygin. “Temos a tendência de olhar mais os dados no de Mike.” Eles até se tornaram companheiros de exercícios e discutiram suas ideias enquanto esperavam para entrar na água em um triatlo de Los Angeles, Califórnia, na primavera de 2015.
Primeiro, eles peneiraram os doze objetos estudados por Sheppard e Trujillo até os seis mais distantes – descobertos por seis pesquisas diferentes em seis telescópios diferentes. Isso tornou menos provável que o agrupamento pudesse ser devido a um viés de observação, como apontar um telescópio para uma parte específica do céu.
Batygin começou a semear seus modelos de sistema solar com planetas X de vários tamanhos e órbitas , para ver qual versão explica melhor os caminhos dos objetos. Algumas das execuções do computador demoraram meses. Um tamanho favorecido para o Planeta X emergiu – entre cinco e 15 massas da Terra – bem como uma órbita preferida: antialinhada no espaço a partir de seis pequenos objetos, de modo que seu periélio está na mesma direção do afélio dos seis objetos, ou ponto mais distante do sol. As órbitas dos seis cruzam a do Planeta X, mas não quando o grande valentão está por perto e pode interrompê-los. A epifania final veio 2 meses atrás, quando as simulações de Batygin mostraram que o Planeta X também deveria esculpir as órbitas de objetos que se precipitam no sistema solar de cima para baixo, quase ortogonais à eclíptica. “Isso despertou essa memória”, diz Brown. “Eu já tinha visto esses objetos antes.” Acontece que, desde 2002, cinco desses objetos do cinturão de Kuiper altamente inclinados foram descobertos e suas origens são amplamente inexplicadas. “Eles não apenas estão lá, mas estão exatamente nos lugares que previmos”, diz Brown. “Foi quando percebi que esta não é apenas uma ideia interessante e boa – é realmente real.”
Sheppard, que com Trujillo também suspeitava de um planeta invisível, diz que Batygin e Brown “levaram nosso resultado para o próximo nível. … Eles se aprofundaram na dinâmica, algo com que Chad e eu não somos muito bons. É por isso que acho isso é empolgante. ”
Outros, como o cientista planetário Dave Jewitt, que descobriu o cinturão de Kuiper, são mais cautelosos. A chance de 0,007% de que o agrupamento dos seis objetos seja coincidente dá ao planeta alegação uma significância estatística de 3,8 sigma – além do limite de 3 sigma normalmente exigido para ser levado a sério, mas aquém do 5 sigma que às vezes é usado em campos como a física de partículas. Isso preocupa Jewitt, que já viu muitos resultados de 3 sigma desaparecer antes. reduzindo a dúzia de objetos examinados por Sheppard e Trujillo a seis para sua análise s, Batygin e Brown enfraqueceram sua reivindicação, diz ele. “Tenho medo de que a descoberta de um único objeto novo que não esteja no grupo destrua todo o edifício”, diz Jewitt, que está na UC Los Angeles. “É um jogo de varas com apenas seis varas.”
À primeira vista, outro problema potencial vem do Widefield Infrared Survey Explorer (WISE) da NASA, um satélite que completou uma pesquisa de todo o céu em busca do calor das anãs marrons – ou planetas gigantes. Ele descartou a existência de um planeta Saturno ou maior de até 10.000 UA, de acordo com um estudo de 2013 de Kevin Luhman, astrônomo da Universidade Estadual da Pensilvânia, University Park. Mas Luhman observa que se o Planeta X fosse do tamanho de Netuno ou menor, como Batygin e Brown dizem, o WISE não teria percebido. Ele diz que há uma pequena chance de detecção em outro conjunto de dados WISE em comprimentos de onda maiores – sensíveis à radiação mais fria – que foram coletados para 20% do céu. Luhman está agora analisando esses dados.
Mesmo que Batygin e Brown possam convencer outros astrônomos de que o planeta X existe, eles enfrentam outro desafio: explicar como ele acabou tão longe do sol. A tais distâncias, o disco protoplanetário de poeira e gás provavelmente seria muito fino para alimentar o crescimento do planeta. E mesmo se o Planeta X conseguisse se firmar como um planetesimal, ele teria se movido muito lentamente em sua vasta e preguiçosa órbita para aspirar material suficiente para se tornar um gigante.
Em vez disso, Batygin e Brown propõem que o planeta X formou-se muito mais perto do sol, ao lado de Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Modelos de computador mostraram que o início do sistema solar era uma mesa de bilhar tumultuada, com dezenas ou mesmo centenas de blocos de construção planetários do tamanho da Terra balançando. Outro planeta gigante embrionário poderia facilmente ter se formado lá, apenas para ser arrancado para fora por um chute gravitacional de outro gigante gasoso.
É mais difícil explicar por que o planeta X não voltou para onde começou ou deixe o sistema solar inteiramente. Mas Batygin diz que o gás residual no disco protoplanetário pode ter exercido arrasto suficiente para desacelerar o planeta apenas o suficiente para que ele se fixe em uma órbita distante e permaneça no sistema solar. Isso poderia ter acontecido se a ejeção tivesse ocorrido quando o sistema solar tinha entre 3 milhões e 10 milhões de anos, diz ele, antes que todo o gás do disco se perdesse no espaço.
Hal Levison, um dinamista planetário do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado, concorda que algo deve estar criando o alinhamento orbital que Batygin e Brown detectaram. Mas ele diz que a história de origem que eles desenvolveram para o Planeta X e seu apelo especial por uma ejeção com desaceleração do gás somam “um evento de baixa probabilidade”. Outros pesquisadores são mais positivos. O cenário proposto é plausível, diz Laughlin. “Normalmente coisas como essa estão erradas, mas estou muito animado com isso”, diz ele. “É melhor do que cara ou coroa.”
Tudo isso significa que o Planeta X permanecerá no limbo até ser realmente encontrado.
Os astrônomos têm boas ideias sobre onde procurar, mas localizar o novo planeta não será fácil. Como objetos em órbitas altamente elípticas se movem mais rápido quando estão próximos do Sol, o Planeta X gasta muito pouco tempo a 200 UA. E se estivesse lá agora, diz Brown, seria tão brilhante que os astrônomos provavelmente já o teriam notado.
Em vez disso, é provável que o planeta X passe a maior parte do tempo perto do afélio, trotando lentamente a distâncias entre 600 e 1200 UA. A maioria dos telescópios é capaz de ver um objetos escuros a tais distâncias, como o telescópio espacial Hubble ou os telescópios Keck de 10 metros no Havaí, têm campos de visão extremamente pequenos. Seria como procurar uma agulha em um palheiro olhando através de um canudo.
Um telescópio pode ajudar: Subaru, um telescópio de 8 metros no Havaí que pertence ao Japão. Ele tem barreira de luz suficiente ering área para detectar um objeto tão fraco, juntamente com um enorme campo de visão – 75 vezes maior do que o de um telescópio Keck. Isso permite que os astrônomos examinem grandes áreas do céu todas as noites. Batygin e Brown estão usando Subaru para procurar o Planeta X – e eles estão coordenando seus esforços com seus antigos concorrentes, Sheppard e Trujillo, que também se juntaram à caça com Subaru. Brown diz que levará cerca de 5 anos para as duas equipes pesquisarem a maior parte da área onde o Planeta X poderia estar escondido.
O telescópio Subaru de 8 metros no topo de Mauna Kea, no Havaí, tem um grande campo de visão, permitindo-lhe pesquisar com eficiência o planeta X.
Telescópio Subaru, NAOJ
Se a busca for concluída, qual deve ser o novo membro da família do sol chamado? Brown diz que é muito cedo para se preocupar com isso e evita escrupulosamente oferecer sugestões. Por enquanto, ele e Batygin o estão chamando de Planeta Nove (e, no ano passado, informalmente, Planeta Phattie – gíria dos anos 1990 para “legal”). Brown observa que nem Urano nem Netuno – os dois planetas descobertos nos tempos modernos – acabaram sendo nomeado por seus descobridores, e ele acha que isso provavelmente é uma coisa boa. É maior do que qualquer pessoa, ele diz: “É como encontrar um novo continente na Terra.”
Ele tem certeza, no entanto, esse planeta X – ao contrário de Plutão – merece ser chamado de planeta. Algo do tamanho de Netuno no sistema solar? Nem pergunte. “Ninguém discutiria isso, nem mesmo eu.”