Disk ledenega materiala, ne planet 9, bi lahko razložil čudna gibanja v zunanjem sončnem sistemu

Ali obstaja ali ne obstaja Planet 9? Ali obstaja planet izhod na obrobju našega Osončja z zadostno maso, da razloži gibanje oddaljenih predmetov? Ali pa je kriv disk iz ledenega materiala? Neposrednih dokazov o dejanskem planetu 9 še ni, vendar nekaj z zadostno maso vpliva na orbite oddaljenih objektov Osončja.

Nova študija kaže, da disk iz ledenega materiala povzroča nenavadna gibanja zunanjih objektov Osončja in da nam ni treba izumiti drugega planeta, da bi razložili ta gibanja. The študij prihaja iz
Profesor Jihad Touma z ameriške univerze v Bejrutu in
Antranik Sefilian, doktorski študent na Cambridgeovem oddelku za uporabno matematiko in teoretično fiziko. Njihovi rezultati so objavljeni v Astronomski časopis .

Zamisel o drugem planetu tam zunaj v najbolj oddaljenih delih našega Osončja je privlačna. V vseh nas daje energijo pustolovcu. In za astronoma ali astronome, ki bi ga morda končno odkrili, bi bil to kronski dosežek. Kdo ne bi želel biti znan kot odkritelj popolnoma novega planeta, prav tukaj v našem lastnem Osončju? Veliko bolj razburljivo je kot biti oseba, ki je končno potrdila maso diska ledenega materiala.

Ko so astronomi postali boljši pri preučevanju in razumevanju oddaljenega Osončja, so našli vse več predmetov. V zadnjih 15 letih so astronomi odkrili približno 30 Trans-Neptunalnih objektov (TNO), ki potujejo po visoko eliptičnih orbitah. Najnovejši je bil 'Goblin,' telo z orbito, ki je oddaljena kar 2300 AUs od Sonca.

Pritlikavi planet 2015 TG387 ali Goblin ima orbito, ki je veliko dlje od Sonca kot drugi objekti v oblaku Inner Oort Sedna in 2012 VP113. Ali bi lahko njegovo orbito in podobne orbite drugih predmetov povzročil disk iz ledenega materiala? Slika: Roberto Molar Candanosa in Scott Sheppard, z dovoljenjem Carnegie Institution for Science.

Ker ta telesa ne delujejo gravitacijsko z drugimi planeti v Osončju, mora tam zunaj obstajati še kakšen drug agregat mase, ki oblikuje njihove orbite. In čeprav je razlaga Planeta 9 z leti pridobila moč, ni neposrednih dokazov, da je planet odgovoren za oblikovanje teh čudnih orbit.

'Hipoteza Devetega planeta je fascinantna, a če domnevni deveti planet obstaja, se je doslej izognil odkrivanju.'

Soavtor študije Antranik Sefilian, doktorski študent na Cambridgeovem oddelku za uporabno matematiko in teoretično fiziko.

Nova študija predlaga, da je disk iz ledenega materiala odgovoren za visoko eliptične orbite oddaljenih predmetov. To ni prva teorija, ki to predlaga, je pa prva, ki lahko razloži opazovane orbite, hkrati pa upošteva maso in gravitacijo ostalih osmih planetov v našem sončnem sistemu.

30 TNO, ki potujejo po teh visoko eliptičnih orbitah, je del večje skupine TNO in predmetov, ki sestavljajo Cooperjev pas . Kuiperjev pas je sestavljen iz materiala, ki je ostal od nastanka Osončja. Večina teh predmetov potuje po skoraj krožni poti okoli Sonca. Toda 30, ki ne potujejo po skoraj krožnih orbitah, ima drugačno prostorsko orientacijo in to zahteva razlago.

Kuiperjev pas je poimenovan po nizozemsko-ameriškem astronomu Gerard Kuiper. Umrl je, preden je bil leta 1992 odkrit prvi objekt Kuiperjevega pasu. Zasluge: NASA

Najbolj govorjena razlaga je Planet Nine. Planet Devet bi moral biti približno 10-krat večji od Zemlje. Ta planet, skrit tam zunaj v temnih delih Osončja, bi teh 30 teles poslal v njihove nenavadne orbite.

Težava je v tem, da ga nihče ni zaznal Planet devet vendar in pozna se le po opazovanem učinku.

'Hipoteza Devet planetov je fascinantna, a če domnevni deveti planet obstaja, se je doslej izognila odkrivanju,' je povedal soavtor Antranik Sefilian, doktorski študent na Cambridgeovem oddelku za uporabno matematiko in teoretično fiziko. 'Želeli smo ugotoviti, ali bi lahko obstajal drug, manj dramatičen in morda bolj naraven vzrok za nenavadne orbite, ki jih vidimo v nekaterih TNO. Mislili smo, da namesto da bi dovolili deveti planet in potem skrbeli za njegovo nastajanje in nenavadno orbito, zakaj ne bi preprosto upoštevali gravitacije majhnih predmetov, ki sestavljajo disk onkraj Neptunove orbite, in videli, kaj to naredi za nas?«

Nova študija temelji na podrobnem modeliranju Osončja in tudi na opazovanjih drugih sončnih sistemov.

Touma in Sefilian sta modelirala celotno prostorsko dinamiko TNO s kombiniranim delovanjem ogromnih zunanjih planetov in masivnega, razširjenega diska materiala onkraj Neptuna. Izračunali so model, ki lahko razloži visoko eliptične, prostorsko združene orbite 30 TNO. Opredelili so tudi masne razpone in oblike za ledeni disk materiala. Poleg tega so lahko prisilili postopne premike v njegovih orientacijah (ali stopnji precesije), ki so zvesto reproducirali izstopajoče orbite TNO.

'Če odstranite planet devet iz modela in namesto tega omogočite veliko majhnih predmetov, razpršenih po širokem območju, bi lahko kolektivne privlačnosti med temi predmeti prav tako zlahka upoštevale ekscentrične orbite, ki jih vidimo v nekaterih TNO,' je dejal Sefilian, ki je Gates Cambridge Scholar in član Darwin Collegea.

Torej, primer zaključen? Ne čisto.

'Čeprav nimamo neposrednih opazovalnih dokazov za disk, jih nimamo niti za Planet Nine, zato preiskujemo druge možnosti.'

Antranik Sefilian

Nekako enostavno je predlagati še en neodkriti planet prave mase, da bi razložil te opazovane orbite. Toda doslej se je tak planet izogibal odkrivanju. Toda na nek način disk teorije ledenega materiala trpi zaradi iste stvari. Predlagati ga je dovolj enostavno in izgradnja uspešnega matematičnega modela, ki podpira teorijo ledenega diska, vsaj dokazuje, da je to mogoče, vendar še ni bilo odkrito.

Šest najbolj oddaljenih znanih objektov v sončnem sistemu (od leta 2016) z orbitami izključno onkraj Neptuna (magenta), vključno s Sedno (temno magenta), se vsi skrivnostno vrstijo v eni smeri. Tudi, če jih gledamo v treh dimenzijah, se skoraj enako nagibajo stran od ravnine sončnega sistema. Druga populacija predmetov iz Kuiperjevega pasu (cian) je prisiljena v orbite, ki so pravokotne na ravnino sončnega sistema in usmerjene v skupine. Prejšnja študija kaže, da je za ohranitev te konfiguracije potreben planet z 10-kratno maso Zemlje, imenovan Planet 9, v oddaljeni ekscentrični (oranžni) orbiti, ki ni poravnana z magenta orbitami in pravokotno na cian orbite. Ta nova študija kaže, da te orbite povzroča disk ledenega materiala in ne planet. Zasluge: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Pravzaprav so prejšnji poskusi ocene mase ledenih predmetov onkraj Neptuna sešteli le približno eno desetino mase Zemlje, kar ni niti približno dovolj, da bi razložili to čudno kopico orbit. Model, ki sta ga ustvarila dva znanstvenika za to novo študijo, zahteva desetkrat večjo maso od te.

Tu pride v poštev opazovanje drugih sončnih sistemov.

'Težava je v tem, da ko opazujete disk iz notranjosti sistema, je skoraj nemogoče videti celotno stvar naenkrat.'

Antranik Sefilian.

'Ko opazujemo druge sisteme, pogosto preučujemo disk, ki obdaja gostiteljsko zvezdo, da bi sklepali o lastnostih vseh planetov v orbiti okoli nje,' je dejal Sefilian. »Težava je v tem, da ko opazujete disk iz notranjosti sistema, je skoraj nemogoče videti celotno stvar naenkrat. Čeprav nimamo neposrednih opazovalnih dokazov za disk, jih nimamo niti za Planet Nine, zato preiskujemo druge možnosti. Kljub temu je zanimivo omeniti, da opazovanja analogov Kuiperjevega pasu okoli drugih zvezd, pa tudi modeli nastajanja planetov, razkrivajo ogromne ostanke populacije naplavin.

Hubblove slike drugih sončnih sistemov z masivnimi diski naplavin, ki obkrožajo zvezdo. Zasluge za sliko: NASA/ESA, R. Soummer, Ann Feild (STScI) – javna domena

Drugi sončni sistemi imajo disk iz ledenega materiala, ki je ostal od njihovega nastanka, z zadostno maso, da upošteva visoko eliptične orbite predmetov na robu sistemov. Ali bi lahko bilo enako v našem Osončju? Ali bi lahko obstajal disk iz ledenega materiala in Planet 9?

Sefilian tako misli. »Možno je tudi, da bi lahko bili obe stvari resnični – lahko bi obstajala ogromen disk in deveti planet. Z odkritjem vsakega novega TNO zberemo več dokazov, ki bi lahko pomagali razložiti njihovo vedenje.'

V tej številki so prikazani znanstveniki, ki si prizadevajo odkriti dokaze, ki se včasih strinjajo, včasih pa se močno ne strinjajo.

Študija, zlasti uvod in zaključek, predstavlja in citira druge študije, ki podpirajo in se s tem ne strinjajo. Še vedno smo v prvih dneh razumevanja oddaljenega Osončja v vseh podrobnostih. Z močnejšimi teleskopi, ki bodo na spletu v naslednjih nekaj letih, ter z zmogljivejšimi računalniki in izboljšanimi metodami opazovanja, je le vprašanje časa, kdaj bodo nenavadne orbite teh oddaljenih teles končno razložene.

Viri:

• Raziskovalna naloga: PASIRANJE V SAMOGRAVITAČEM DISKU TRANSNEPTUNSKIH OBJEKTOV
• Izjava za javnost: Raziskovalci pravijo, da skrivnostne orbite v najbolj oddaljenih delih sončnega sistema niso posledica 'Planeta devet'
• Članek Universe Today: Na obrobju sončnega sistema so našli nov pritlikavi planet, ki daje astronomom več streliva za iskanje dokazov o planetu 9
• Sporočilo za javnost Caltecha: Raziskovalci Caltecha najdejo dokaze o resničnem devetem planetu
• Raziskovalna naloga: DOKAZ ZA ODDALJENI PLANET ORGAN V SONČNEM SISTEMU