Symulacje pokazują, jak znaleźć dowód na istnienie nieznanej planety Układu Słonecznego

| Astronomia/fizyka
Caltech/R. Hurt (IPAC)

Symulacje komputerowe przeprowadzone przez astronomów z University of Oklahoma wskazują, gdzie poszukiwać dowodów na istnienie hipotetycznej Dziewiątej Planety. Pośrednie dowody na jej istnienie przedstawili przed 5 laty profesorowie Konstantin Batygin i Mike Brown z Caltechu (California Insitute of Technology). Od tamtej pory pojawiły się nowe dane i hipotezy na jej temat, a śladów Planety X – bo tak również bywa nazywana – szukano też w średniowiecznych manuskryptach. Pojawiła się nawet hipoteza, że w Układzie Słonecznym krąży pierwotna czarna dziura, a nie Dziewiąta Planeta.

Caltech/R. Hurt (IPAC)

Batygin i Brown wysunęli postulat o istnieniu Dziewiątej na podstawie badania niezwykłych orbit 6 najbardziej odległych obiektów Paas Kuipera. W ostatnich latach różne zespoły naukowe znajdowały kolejne obiekty transneptunowe (TNO) – czyli znajdujące się poza orbitą Neptuna – których nietypowe orbity można by wyjaśnić oddziaływaniem na nie Dziewiątej Planety. Batygin i Brown postulują, że Planeta X ma masę 10-krotnie większą od Ziemi, ma znajdować się bardzo daleko za Neptunem, a jej obieg wokół Słońca ma trwać 10-20 tysięcy lat. Zaobserwowanie takiego obiektu jest niezwykle trudne. Pamiętajmy, że planety nie świecą własnym światłem. Dlatego też od lat naukowcy próbują najpierw ustalić, w którym miejscu nieboskłonu należy poszukiwać Dziewiątej.

Kalee Anderson i Nathan Kaib przedstawili na łamach arXiv swoją pracę, w ramach której modelowali ewolucję Układu Słonecznego. W modelu uwzględnili zarówno istnienie czterech olbrzymich planet (Jowisz, Saturn, Uran, Neptun), jak i milionów „cząstek” reprezentujących Pas Kuipera. Symulowali cztery miliardy lat ewolucji Układu Słonecznego. W części symulacji uwzględniali istnienie ośmiu znanych planet, a w części dodawali do tego systemu dziewiątą planetą z różnymi orbitami. W każdej z symulacji miliony „cząstek” odczuwały oddziaływanie planet, gdy Neptun migrował przez dysk. W końcu w wyniku tego procesu dysk został rozproszony i utworzył symulowany Pas Kupera, który możemy porównać z rzeczywiście obserwowanym Pasem, mówi Anderson.

W modelach, w których uwzględniono istnienie Planety X, odległe obiekty Pasa Kuipera miały tendencję do gromadzenia się na orbitach o dość płytkim nachyleniu (inklinacji) w stosunku do płaszczyzny Układu Słonecznego. Obiekty takie znajdowały się w bardzo dużej odległości od Słońca, nigdy bliżej niż 40–50 jednostek astronomicznych. Jednak, co najważniejsze, w symulacjach uwzględniających tylko 8 znanych planet, nigdy nie dochodziło do nagromadzenia TNO na takich orbitach. To zaś wskazuje, że jeśli znajdziemy odległe TNO na orbitach o niewielkim nachyleniu względem płaszczyzny Układu Słonecznego, będzie to kolejna wskazówka, że Dziewiąta istnieje.

To bardzo dobre badania, które pokazują, jak obserwacyjnie zweryfikować konsekwencje obecności wielkiej nieznanej planety, mówi Kat Volk z University of Arizona, która pracuje przy projekcie Outer Solar System Origins Survey (OSSOS).

Uczona stwierdza, że już obecnie możemy poszukiwać TNO o orbitach opisanych przez Andersona i Kaiba, jednak nie jest to łatwe, gdyż obiekty takie są bardzo słabo widoczne. Przy dostępnej w tej chwili technologii musimy znaleźć równowagę pomiędzy tym, jak daleko wgłąb Układu Słonecznego możemy zajrzeć, a tym, jak szeroki obszar nieboskłonu jesteśmy w stanie objąć obserwacjami. Jednak w najbliższych latach nasze możliwości obserwacyjne radykalnie się powiększą dzięki budowanemu w Chile Vera C. Rubin Observatory, który rozpocznie pracę z 2023 roku.

To będzie rewolucja, gdyż teleskop będzie w stanie wykryć TNO równie odległe co wyspecjalizowane projekty jak OSSOS, a jednocześnie będzie mógł obserwować wielkie obszary nieboskłonu. Sądzę, że teleskop ten pokaże nam wiele TNO, których istnienie postulują Anderson i Kaib.

Autor:

Źródło: Physics World

Układ Słoneczny Dziewiąta Planeta Planeta X Pas Kuipera obiekty transneptunowe orbity