Astronomii spun că o planetă de dimensiunea lui Neptun se ascunde dincolo de Pluto

Sistemul solar pare să aibă o nouă nouă planetă. Astăzi, doi oameni de știință au anunțat dovezi că un corp aproape de mărimea lui Neptun – dar încă nevăzut – orbitează soarele la fiecare 15.000 de ani. În timpul copilăriei sistemului solar în urmă cu 4,5 miliarde de ani, spun ei, planeta uriașă a fost scoasă din regiunea de formare a planetei de lângă soare. Încetinită de gaz, planeta s-a așezat într-o orbită eliptică îndepărtată, unde pândește și astăzi.

Afirmația este cea mai puternică încă din secolul de căutare a unei „Planete X” dincolo de Neptun. a fost afectată de afirmații exagerate și chiar de șarlatanie. Dar noile dovezi provin de la o pereche de oameni de știință planetari respectați, Konstantin Batygin și Mike Brown de la California Institute of Technology (Caltech) din Pasadena, care s-au pregătit pentru inevitabilul scepticism cu analize detaliate ale orbitelor altor obiecte îndepărtate și luni de simulări pe computer. „Dacă spuneți:„ Avem dovezi pentru Planeta X ”, aproape orice astronom va spune:„ Asta din nou? Băieții aceștia sunt în mod clar nebuni. ‘Și eu aș face asta”, spune Brown. „De ce este diferit? Acest lucru este diferit pentru că de data aceasta avem dreptate.”

Oamenii de știință din afară spun că calculele lor se acumulează și exprimă un amestec de prudență și entuziasm în legătură cu rezultatul.” Nu mi-aș putea imagina o afacere mai mare dacă – și, desigur, este o față îndrăzneață „dacă” – dacă se dovedește a avea dreptate ”, spune Gregory Laughlin, un om de știință planetar la Universitatea din California (UC), Santa Cruz. „Ceea ce emoționează la acest lucru este detectabil.”

Batygin și Brown și-au dedus prezența din gruparea particulară a șase obiecte cunoscute anterior care orbitează dincolo de Neptun. Ei spun că există doar o șansă de 0,007%, sau aproximativ una în 15.000, că gruparea ar putea fi o coincidență. În schimb, spun ei, o planetă cu masa a 10 Pământuri a păstorit cele șase obiecte în orbitele lor eliptice ciudate, înclinate în afara planului sistemului solar.

Orbita planetei deduse este în mod similar înclinată, precum și întinsă la distanțe care vor exploda concepțiile anterioare ale sistemului solar. Apropierea cea mai apropiată de soare este de șapte ori mai departe decât Neptun, sau 200 de unități astronomice (AU). UA este distanța dintre Pământ și soare, aproximativ 150 de milioane de kilometri.) Și Planeta X ar putea rula până la 600 până la 1200 UA, dincolo de centura Kuiper, regiunea lumilor mici și înghețate care începe la marginea Neptunului aproximativ 30 UA.

Dacă Planeta X este acolo, Brown și Batygin s da, astronomii ar trebui să găsească mai multe obiecte pe orbite revelatoare, modelate de tragerea uriașului ascuns. Dar Brown știe că nimeni nu va crede cu adevărat în descoperire până când planeta X însăși nu va apărea într-un vizor al telescopului. „Până când nu există o detectare directă, este o ipoteză – chiar și o ipoteză potențial foarte bună”, spune el. Echipa are timp pe un telescop mare din Hawaii care este potrivit pentru căutare și speră că alți astronomi se vor alătura vânătorii .

A ucide Pluto a fost amuzant, dar acesta este capul și umerii mai presus de orice altceva.

Batygin și Brown au publicat rezultatul astăzi în Jurnalul Astronomic. Alessandro Morbidelli, un dinamist planetar la Observatorul de la Nisa din Franța, a efectuat evaluarea colegială pentru ziar. Într-o declarație, el spune că Batygin și Brown au făcut un „foarte un argument solid ”și că este„ destul de convins de existența unei planete îndepărtate ”.

Campionarea unei noi planete nouă este un rol ironic pentru Brown; este mai bine cunoscut ca un ucigaș de planete. Descoperirea sa din 2005 din Eris, o lume înghețată îndepărtată aproape de aceeași dimensiune ca și Pluto, a dezvăluit că ceea ce era văzut ca planeta cea mai exterioară era doar una dintre multele lumi din K centura uiper. Astronomii l-au reclasificat imediat pe Pluto ca pe o planetă pitică – o saga pe care Brown a povestit-o în cartea sa How I Killed Pluto.

Acum, el s-a alăturat căutării vechi de secole a unor noi planete. Metoda sa – deducând existența Planetei X din efectele sale gravitaționale fantomatice – are o experiență respectabilă. În 1846, de exemplu, matematicianul francez Urbain Le Verrier a prezis existența unei planete uriașe din nereguli pe orbita lui Uranus. Astronomii de la Observatorul din Berlin au găsit noua planetă, Neptun, unde ar fi trebuit să fie, provocând o senzație mediatică. în 1906, Percival Lowell, un magnat bogat, a început căutarea a ceea ce el a numit „Planeta X” la noul său observator din Flagstaff, Arizona. În 1930, Pluto a apărut – dar era mult prea mic pentru a trage în mod semnificativ pe Uranus.Mai mult de o jumătate de secol mai târziu, noile calcule bazate pe măsurători efectuate de nava spațială Voyager au arătat că orbitele lui Uranus și Neptun erau foarte bune de la sine: nu era nevoie de nici o planetă X.

Cu toate acestea, atracția Planetei X a persistat. În anii 1980, de exemplu, cercetătorii au propus ca o stea pitică maro nevăzută să poată provoca extincții periodice pe Pământ prin declanșarea fuzeladelor de comete. În anii 1990, oamenii de știință au invocat o planetă de dimensiunea lui Jupiter la marginea sistemului solar pentru a explica originea anumitor comete ciudate. Chiar luna trecută, cercetătorii au susținut că au detectat strălucirea slabă a microundelor unei planete stâncoase supradimensionate la aproximativ 300 UA distanță, folosind o serie de vase telescopice din Chile numită Atacama Large Millimeter Array (ALMA). (Brown a fost unul dintre mulți sceptici, observând că câmpul vizual îngust al ALMA a făcut ca șansele de a găsi un astfel de obiect să dispară cu totul subțire.)

Brown a obținut prima idee despre cariera sa actuală în 2003, când a condus un echipă care a găsit Sedna, un obiect puțin mai mic decât Eris și Pluto. Orbita ciudată și îndepărtată a Sednei l-a făcut cel mai îndepărtat obiect cunoscut din sistemul solar la acea vreme. Periheliul său, sau cel mai apropiat punct de soare, se afla la 76 UA, dincolo de centura Kuiper și departe de influența gravitației lui Neptun. Implicația a fost clară: ceva masiv, mult dincolo de Neptun, trebuie să fi tras Sedna pe orbita îndepărtată.

Că ceva nu trebuia să fie o planetă. Împingerea gravitațională a lui Sedna ar fi putut proveni de la o stea trecătoare sau de la una dintre numeroasele alte pepiniere stelare care au înconjurat soarele născut în momentul formării sistemului solar.

De atunci, o mână de alte obiecte de gheață au apărut pe orbite similare. Combinând Sedna cu alte cinci ciudate, Brown spune că a exclus stelele ca fiind influența nevăzută: doar o planetă ar putea explica orbite atât de ciudate. Dintre cele trei descoperiri majore ale sale – Eris, Sedna și acum, potențial, Planeta X – Brown spune că ultima este cea mai senzațională. „Uciderea lui Pluto a fost amuzantă. Găsirea lui Sedna a fost interesantă din punct de vedere științific”, spune el. „Dar acesta este capul și umerii mai presus de orice altceva.”

Brown și Batygin au fost aproape bătute până la pumn. De ani de zile, Sedna a fost un indiciu singuratic pentru o perturbare de dincolo de Neptun. Apoi, în 2014, Scott Sheppard și Chad Trujillo (fost student absolvent al lui Brown) au publicat o lucrare care descrie descoperirea VP113, un alt obiect care nu se apropie niciodată de soare. Sheppard, de la Carnegie Institution for Science din Washington, D.C., și Trujillo, de la Gemini Observatory din Hawaii, erau bine conștienți de implicații. Au început să examineze orbitele celor două obiecte împreună cu alte 10 ciudate. Au observat că, la periheliu, toate se apropiau foarte mult de planul sistemului solar în care orbitează Pământul, numită ecliptică. Într-o lucrare, Sheppard și Trujillo au subliniat aglomerația ciudată și au ridicat posibilitatea ca o planetă mare și îndepărtată să fi păstrat obiectele în apropierea eclipticii. Dar nu au mai apăsat rezultatul.

Mai târziu în acel an, la Caltech, Batygin și Brown au început să discute rezultatele. Plotând orbitele obiectelor îndepărtate, spune Batygin, și-au dat seama că modelul pe care Sheppard și Trujillo îl observaseră „era doar jumătate din poveste”. Nu numai că obiectele din apropierea eclipticii erau la perihelie, dar perihelia lor era grupată fizic în spațiu (vezi diagrama de mai sus).

Pentru anul următor, duo-ul a discutat în secret modelul și ce a însemnat. a fost o relație ușoară, iar abilitățile lor s-au completat reciproc. Batygin, un modelator de computer cu vârsta de 29 de ani, a mers la facultate la UC Santa Cruz pentru plajă și șansa de a juca într-o trupă de rock. acolo, modelând soarta sistemului solar de-a lungul a miliarde de ani, arătând că, în cazuri rare, a fost instabil: Mercur se poate arunca în soare sau se poate ciocni cu Venus. „A fost o realizare uimitoare pentru un student universitar”, spune Laughlin, care a lucrat cu el la acea vreme.

Brown, în vârstă de 50 de ani, este astronomul de observație, cu un fler de descoperiri dramatice și încrederea potrivită. Poartă pantaloni scurți și sandale pentru a lucra, își pune picioarele pe birou și are o adiere care maschează intensitatea și ambiția. El are un program pregătit să cernă pentru Planeta X datele dintr-un telescop major în momentul în care acestea devin disponibile publicului mai târziu în acest an.

Birourile lor sunt la câteva uși unul de celălalt. „Canapeaua mea este mai drăguță, așa că avem tendința de a vorbi mai mult în biroul meu”, spune Batygin. „Avem tendința să ne uităm mai mult la datele din Mike.” Au devenit chiar prieteni de exerciții și și-au discutat ideile în timp ce așteptau să intre în apă la un triatlon din Los Angeles, California, în primăvara anului 2015.

În primul rând, au câștigat cele zece obiecte studiate de Sheppard și Trujillo către cele șase cele mai îndepărtate – descoperite prin șase inspecții diferite pe șase telescoape diferite. Acest lucru a făcut mai puțin probabil ca aglomerarea să fie cauzată de o prejudecată de observare, cum ar fi îndreptarea unui telescop către o anumită parte a cerului.

Batygin a început să-și însămânțeze modelele sistemului solar cu Planeta X de diferite dimensiuni și orbite. , pentru a vedea ce versiune a explicat cel mai bine căile obiectelor. Unele dintre rulările computerului au durat luni de zile. A apărut o dimensiune favorizată pentru Planeta X – între cinci și 15 mase de pe Pământ – precum și o orbită preferată: antialiniată în spațiu de la cele șase obiecte mici, astfel încât periheliul său să fie în aceeași direcție ca afelul celor șase obiecte sau cel mai îndepărtat punct de la soare. Orbitele celor șase traversează cea a Planetei X, dar nu atunci când marele bătăuș se află în apropiere și le-ar putea perturba. Epifania finală a venit în urmă cu 2 luni, când simulările lui Batygin au arătat că Planeta X ar trebui să sculpteze și orbitele obiectelor care se aruncă în sistemul solar de sus și de jos, aproape ortogonal față de ecliptică. „A stârnit această amintire”, spune Brown. „Am văzut aceste obiecte înainte”. Se pare că, din 2002, au fost descoperite cinci dintre aceste obiecte extrem de înclinate ale centurii Kuiper, iar originile lor sunt în mare parte inexplicabile. „Nu numai că sunt acolo, dar sunt exact în locurile pe care le-am prezis”, spune Brown. „Atunci am realizat că aceasta nu este doar o idee interesantă și bună – aceasta este de fapt reală.”

Sheppard, care împreună cu Trujillo bănuise, de asemenea, o planetă nevăzută, spune că Batygin și Brown „au dus rezultatul nostru la nivelul următor … Au intrat adânc în dinamică, ceva cu care Ciad și cu mine nu suntem prea buni. De aceea cred acest lucru este palpitant. ”

Alții, cum ar fi omul de știință planetar Dave Jewitt, care a descoperit centura Kuiper, sunt mai precauți. Șansa de 0,007% ca gruparea celor șase obiecte să fie coincidență conferă planetei o semnificație statistică de 3,8 sigma – dincolo de pragul de 3 sigme de obicei necesar pentru a fi luat în serios, dar în afara celui de 5 sigme care este uneori folosit în domenii precum fizica particulelor. Acest lucru îl îngrijorează pe Jewitt, care a văzut o mulțime de rezultate de 3 sigme dispărând înainte. reducând duzina de obiecte examinate de Sheppard și Trujillo la șase pentru analiza lor S, Batygin și Brown și-au slăbit pretenția, spune el. „Îmi fac griji că găsirea unui singur obiect nou care nu se află în grup ar distruge întregul edificiu”, spune Jewitt, care se află la UC Los Angeles. „Este un joc de bastoane cu doar șase bastoane”.

La prima înroșire, o altă problemă potențială vine de la Widefield Infrared Survey Explorer (WISE), un satelit care a finalizat un sondaj ceresc în căutarea căldurii piticilor bruni – sau a planetelor uriașe. Acesta a exclus existența unei planete Saturn sau mai mari până la 10.000 UA, potrivit unui studiu realizat în 2013 de Kevin Luhman, astronom la Universitatea de Stat din Pennsylvania, University Park. Dar Luhman observă că, dacă Planeta X este de dimensiunea Neptunului sau mai mică, așa cum spun Batygin și Brown, WISE ar fi ratat-o. El spune că există o șansă redusă de detectare într-un alt set de date WISE la lungimi de undă mai mari – sensibile la radiații mai reci – care a fost colectat pentru 20% din cer. Luhman analizează acum aceste date.

Chiar dacă Batygin și Brown pot convinge alți astronomi că planeta X există, aceștia se confruntă cu o altă provocare: explicarea modului în care a ajuns atât de departe de soare. La astfel de distanțe, discul protoplanetar de praf și gaze ar fi fost probabil prea subțire pentru a alimenta creșterea planetei. Și chiar dacă Planeta X ar fi obținut un punct de plecare ca planetesimal, s-ar fi mișcat prea încet pe orbita sa vastă și leneșă pentru a ridica suficient material pentru a deveni un gigant.

În schimb, Batygin și Brown propun ca Planeta X s-a format mult mai aproape de soare, alături de Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun. Modelele computerizate au arătat că sistemul solar timpuriu a fost o masă tumultuoasă de biliard, cu zeci sau chiar sute de blocuri de construcții planetare de mărimea Pământului care sărind în jur. O altă planetă gigantică embrionară s-ar fi putut forma cu ușurință acolo, doar pentru a fi aruncată în afară printr-o lovitură gravitațională de la un alt gigant gazos.

Este mai greu de explicat de ce Planeta X nu s-a învârtit înapoi până unde a început sau părăsiți sistemul solar în întregime. Dar Batygin spune că gazul rezidual din discul protoplanetar ar fi putut exercita suficientă rezistență pentru a încetini planeta suficient cât să se așeze pe o orbită îndepărtată și să rămână în sistemul solar. Acest lucru s-ar fi putut întâmpla dacă ejecția ar fi avut loc atunci când sistemul solar avea o vechime între 3 milioane și 10 milioane de ani, spune el, înainte ca întregul gaz din disc să fie pierdut în spațiu.

Hal Levison, un dinamist planetar de la Southwest Research Institute din Boulder, Colorado, este de acord că ceva trebuie să creeze alinierea orbitală pe care Batygin și Brown au detectat-o. Dar el spune că povestea de origine pe care au dezvoltat-o pentru Planeta X și pledoaria lor specială pentru o ejecție încetinită cu gaz se adaugă „unui eveniment cu probabilitate redusă”. Alți cercetători sunt mai pozitivi. Scenariul propus este plauzibil, spune Laughlin. „De obicei lucruri de acest gen sunt greșite, dar sunt foarte încântat de acesta”, spune el. „Este mai bine decât o monedă.”

Toate acestea înseamnă că Planeta X va rămâne în limb până se va găsi de fapt.

Astronomii au câteva idei bune despre unde să caute, dar reperarea noii planete nu va fi ușoară. Deoarece obiectele aflate pe orbite extrem de eliptice se mișcă cel mai repede când sunt aproape de soare, planeta X petrece foarte puțin timp la 200 UA. Și dacă ar fi acolo chiar acum, spune Brown, ar fi atât de strălucitor încât probabil că astronomii l-ar fi observat deja.

În schimb, Planeta X își va petrece cea mai mare parte a timpului aproape de afel, trotând încet la distanțe între 600 și 1200 UA. Majoritatea telescoapelor capabile să vadă un obiectul slab la astfel de distanțe, cum ar fi Telescopul Spațial Hubble sau Telescoapele Keck de 10 metri din Hawaii, au câmpuri vizuale extrem de mici. Ar fi ca și cum ai căuta un ac într-un fân, privind prin paie.

Un telescop vă poate ajuta: Subaru, un telescop de 8 metri din Hawaii, deținut de Japonia. Are suficient gath-light pentru a detecta un astfel de obiect slab, cuplat cu un câmp vizual imens – de 75 de ori mai mare decât cel al unui telescop Keck. Asta le permite astronomilor să scaneze porțiuni mari de cer în fiecare noapte. Batygin și Brown folosesc Subaru pentru a căuta Planeta X – și își coordonează eforturile cu concurenții lor de odinioară, Sheppard și Trujillo, care s-au alăturat, de asemenea, la vânătoare cu Subaru. Brown spune că vor dura aproximativ 5 ani pentru ca cele două echipe să caute cea mai mare parte a zonei în care planeta X ar putea fi pândită.

Dacă căutarea se extinde, ce ar trebui să fie noul membru al familiei soarelui? numit? Brown spune că este prea devreme să vă faceți griji și evită scrupulos să oferiți sugestii. Deocamdată, el și Batygin o numesc Planeta Nouă (și, în ultimul an, în mod informal, Planeta Phattie – argoul anilor 1990 pentru „cool”). Brown notează că nici Uranus, nici Neptun – cele două planete descoperite în timpurile moderne – nu au ajuns fiind numit de către descoperitorii lor și crede că este probabil un lucru bun. Este mai mare decât orice persoană, spune: „Este ca și cum ai găsi un nou continent pe Pământ.”

El este sigur, totuși, Planeta X – spre deosebire de Pluto – merită să fie numită planetă. Ceva de mărimea lui Neptun în sistemul solar? Nici măcar să nu întrebi. „Nimeni nu l-ar argumenta pe acesta, nici măcar eu.”