Dlaczego właśnie znajdujemy tę tak zwaną „planetę dziewięć”?

W tym tygodniu para astronomów Caltecha odkryła dowody dziewiątej planety w Układzie Słonecznym. Choć 20 razy dalej od Słońca niż Neptuna, ta tak zwana „Planeta Dziewięć” jest także około dziesięć razy masywniejsza niż Ziemia.

Mówimy dowody, ale nie dowód, ponieważ niesławny „Pluto Killer”, Mike Brown, i jego kolega Konstantin Batygin, nie obserwowali planety bezpośrednio. Zamiast tego, jak dobre śledztwo kryminalne, mamy wszystkie wskazówki, które wskazują na podejrzanego o planetę.

Teraz to tylko kwestia znalezienia cholernej skały.

Dlaczego więc astronomom zajęło tak dużo czasu, aby wreszcie podążyć tropem czegoś tak wielkiego jak Planeta Dziewięć? Jak leciał cały czas pod naszymi nosami? I dlaczego tak naprawdę nie jesteśmy jeszcze uznany to?

Zacznijmy od początku i najpierw zapoznajmy się z Pasem Kuipera: regionem Układu Słonecznego poza orbitą Neptuna. Jak powiedział Brown Odwrotność w środę różne objekty zapinające się wokół Pasa Kuipera są rozmieszczone i obracają się wokół Słońca na swój własny, unikalny sposób. Nie ma powodu sądzić, że będą wykazywać podobne wzorce ruchowe.

A jednak w 2014 r. Jeden ze stażystów Browna był współautorem artykułu, który pokazał, jak 13 najbardziej odległych obiektów w Pasie Kuipera krążących wokół Słońca było dziwnie podobnych. Brown zwrócił na to uwagę i rozpoczął bardziej dogłębną obserwację tych obiektów za pomocą Batygina.

Para zauważyła sześć najodleglejszych z 13 obiektów, które miały eliptyczne orbity wokół Słońca. To dość dziwny zbieg okoliczności, ale nawet dziwniejszy jest fakt, że wszystkie orbity również skręcały w tym samym kierunku przestrzennym. Brown porównuje to do tego, że wiele rąk na tym samym zegarze wskazuje ten sam numer - nawet jeśli wszystkie ręce poruszają się z różnymi szybkościami.

Ponadto orbity sześciu obiektów przechylają się o około 30 stopni w tym samym kierunku. Istnieje tylko 0,007 procent szans na to. Coś powodował wystarczająco duże zakłócenie, które oddziaływałoby na wszystkie sześć obiektów w ten sam sposób. Wejdź do idei dziewiątej planety.

Ważne jest, aby zauważyć, że aby zidentyfikować tego rodzaju wzorce i trendy wśród obiektów orbitalnych w kosmosie, trzeba je obserwować przez bardzo długi czas - przynajmniej kilka miesięcy. Brown i Batygin spędzili około roku, dokonując obserwacji i zbierając wystarczającą ilość danych, aby zweryfikować te wzorce, które sugerowałyby istnienie dziewiątej planety.

Łatwo zrozumieć, że podjęcie takiego projektu oznacza zablokowanie dużej ilości czasu na coś, co może, ale nie musi, wypaść. Żaden czas spędzony w badaniach naukowych nie jest nigdy naprawdę zmarnowany lub na próżno, ale jeśli Brown i Batygin rzeczywiście stwierdziliby, że nie ma takich wzorców, wyniki byłyby omawiane jako przypis - a nie papier.

W każdym razie kluczem do zrozumienia tego, co dzieje się w tej sytuacji, jest grawitacja. Potrzebujesz obiektu lub serii obiektów, które mogą wywierać wystarczającą grawitację, aby utrzymać subpopulację obiektów skupionych razem. Brown i Batygin szybko wykluczyli, że przyczyną było wiele obiektów, ponieważ wymagałoby to wypełnienia Pasa Kuipera masą 100 razy większą niż w rzeczywistości.

Następnym najlepszym wyjaśnieniem była planeta. Duży.

Jeśli twoim pierwszym instynktem jest złapanie teleskopu i poszukiwanie planety, gratulacje: byłbyś okropnym naukowcem. Przestrzeń jest duży. Jeśli chcesz efektywnie wykorzystać swój czas, musisz mieć większą pewność, gdzie szukać, jeśli nie chcesz spędzić reszty swojego życia patrząc w ciemność.

Astronomowie przeprowadzili serię symulacji, które umieściły obiekt planetarny w pobliżu w różnych warunkach i zobaczyły, który z nich korelował z zebranymi danymi orbitalnymi. Nie mieli dużo szczęścia, dopóki w tym wypadku nie przeprowadzili symulacji z planetą w orbicie przeciwnej. Oznacza to, że gdy podejrzana planeta znajdzie się najbliżej słońca - pozycja znana jako „peryhelium” - jest również o 180 stopni od peryhelium wszystkich innych znanych obiektów. W tej konfiguracji symulacja była zgodna z danymi.

Brown i Batygin myśleli, że zrobili coś złego. „Twoja naturalna odpowiedź brzmi:„ Ta geometria orbitalna nie może mieć racji ”- powiedział Batygin w oświadczeniu.

„To nie może być stabilne w dłuższej perspektywie, ponieważ w końcu spowoduje to, że planeta i te obiekty spotkają się i ostatecznie zderzą” - powiedział Batygin.

Nie w tym przypadku, dzięki czemuś, co nazywa się oporem ruchu średniego, gdzie obiekty zbliżają się do siebie, wymieniając energię, aby nie zderzały się i utrzymywały stabilne orbity. Planeta Dziewięć delikatnie popycha orbity innych odległych obiektów Pasa Kuipera, aby każda rzecz była bezpieczna i nikt nie został ranny.

Jest to bardzo dziwny rodzaj zjawiska orbitalnego - iz pewnością astronomowie nie od razu pomyśleliby o próbie wyjaśnienia ruchu planet.Ale w tym przypadku to wyjaśnienie nie dostarcza tylko dobrego wyjaśnienia, w jaki sposób i dlaczego poprzednio wspomniane sześć obiektów porusza się w taki sposób, jak to robią. Rzuca również światło na to, dlaczego Sedna i 2012 VP113, dwa inne obiekty Pasa Kuipera, nie są pod wpływem grawitacji Neptuna, tak jak inne obiekty Pasa Kuipera - ponieważ Planeta Dziewięć odciąga je od ósmej planety.

Co więcej, ta symulacja pasuje również do pozycji czterech innych obiektów z orbitami poruszającymi się wzdłuż jednej prostopadłej linii od Neptuna i innego obiektu - o którym wiemy, że jest Planetą Dziewięć.

Co więc dają nam te wszystkie dane? Zasadniczo jedyne, co wiemy na pewno, to jak wygląda szorstka orbita Dziewiątki Planety. I jest to dość długa orbita - potrzeba około 10 000 do 20 000 lat, aby obiekt mógł wykonać pełną orbitę wokół Słońca. Podsumowując, próba znalezienia Planety Dziewięć będzie czymś w rodzaju szukania igły w stogu siana: Szukasz czegoś, co samo w sobie jest bardzo wyraźne, ale tylko drobną plamką w ogromie przestrzeni.

Ponieważ Batygin i Brown dopiero niedawno opublikowali swoje odkrycia, wyścig zasadniczo zaczyna się teraz. Jeśli planeta znajduje się w bardzo odległych częściach swojej orbity, tylko największe teleskopy na świecie - jak W.M. Obserwatorium Keck i Teleskop Subaru, oba na Hawajach - znajdą go. Jeśli jest bliżej, słabsze instrumenty mają szansę dostrzec to najpierw.

Jeśli chcesz go najpierw znaleźć, lepiej udaj się do jednego z tych teleskopów od razu. I kiedy jesteś na tym, odświeżyć zasady nazywania planet!