Nowa hipoteza dotycząca Planety X

Czy Układ Słoneczny ponownie będzie miał dziewięć planet? Tak, jeśli potwierdzi się najnowsza hipoteza dwóch naukowców z instytutu Caltech, którzy wskazują, że własności orbit sześciu obiektów w pasie Kuipera sugerują istnienie dużej planety daleko poza orbitą Neptuna.

Hipotetyczna planeta może okrążać Słońce raz na 10-20 tysięcy lat, w odległości średnio dwudziestokrotnie dalszej niż Neptun. Jej masa byłaby 10 razy większa niż masa Ziemi.

20 stycznia 2016 r. w czasopiśmie naukowym „The Astronomical Journal” ukazał się artykuł, którego autorami są Konstantin Batygin oraz Michael E. Brown (Mike Brown) z instytutu Caltech w Pasadenie (Stany Zjednoczone). Są to specjaliści od badań dalekich obiektów w Układzie Słonecznym, szczególnie Brown ma na tym polu odkrycia nowych obiektów. Nowy potencjalny obiekt naukowcy nazywają „Planetą Dziewiątą” (Planet Nine), ale w mediach na pewno popularniejsze będzie określenie Planeta X.

„To może być prawdziwa dziewiąta planeta. Od czasów starożytnych odkryto jedynie dwie prawdziwe planety w Układzie Słonecznym i to byłaby trzecia. Jest to dość znaczny fragment Układu Słonecznego, w którym ciągle można odkryć coś ciekawego”, uważa Mike Brown.

Hipoteza Planety X znana jest od dawna, astronomowie poszukują jej od ponad stulecia. Wywodzi się z okresu gdy poszukiwano źródła dla zaburzeń w ruchu Urana i Neptuna. W 1930 roku odkryto Plutona, ale później okazało się, że jego masa jest zbyt mała aby wyjaśnić zaburzenia. Badania w ostatnich kilkudziesięciu latach doprowadziły do lepszego poznania masy Neptuna i wytłumaczenia dawnego problemu zaburzeń orbity, ale nie zakończyło to poszukiwań obiektów krążących poza orbitami Neptuna i Plutona.

Według aktualnego stanu wiedzy, poza orbitą Neptuna znajduje się wiele niewielkich ciał podobnych do planetoid. Zgrupowanie to nazywane jest pasem Kuipera i można je porównać do pasa planetoid pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Odkrycie kilku dużych obiektów w pasie Kuipera doprowadziło do wyrugowania Plutona z grona planet i zmniejszania liczby planet Układu Słonecznego do ośmiu. Nastąpiło to w 2006 roku gdy Międzynarodowa Unia Astronomiczna ustaliła definicję planety w Układzie Słonecznym, której Pluton nie spełniał. Plutona przypisano do nowej kategorii obiektów - planet karłowatych.

Istotną rolę w "detronizacji" Plutona miał Mike Brown, który odkrył m.in. Sednę i Eris. Paradoksalnie teraz może przyczynić się do przywrócenia Układowi Słonecznemu dziewiątej planety.

Batygin i Brown swoją hipotezę Planety X opierają na analizie sześciu obiektów z odległych krańców pasa Kuipera. Według badaczy, istnieje 0,007 proc. szansy (jedna na 15000), że obserwowane cechy orbit tych ciał są przypadkową zbieżnością. Jednak nawet tak małe prawdopodobieństwo nie spełnia ścisłych kryteriów statystycznej oceny wyników zazwyczaj przyjmowanych w badaniach naukowych, na co wskazują niektórzy inni naukowcy, sceptycznie podchodzący do ogłoszonego wyniku.

Historia rozpoczyna się w 2014 roku, gdy Chad Trujillo oraz Scott Sheppard opublikowali artykuł, w którym wskazali, że 13 dalekich obiektów w pasie Kuipera ma podobne cechy orbitalne. Jako wyjaśnienie badacze zaproponowali istnienie małej planety. Sprawie przyjrzał się dokładniej Brown - specjalista od astronomii obserwacyjnej dalekich obiektów Układu Słonecznego i podjął współpracę z Batyginem - teoretykiem zajmującym się dynamiką i fizycznymi własnościami orbit obiektów w naszym układzie planetarnym.

Analizy podjęte przez naukowców wskazują, że sześć najbardziej odległych obiektów z grupy, którą zbadali Trujillo i Sheppard, ma orbity eliptyczne wskazujące podobny kierunek w przestrzeni. Jak tłumaczy Brown, to tak tak jakby mieć sześć wskazówek zegara poruszających się w różnym tempie i w momencie spojrzenia na nie, wszystkie są w tym samym miejscu. Szansa na to jest jak 1 do 100 - mówi Brown - a dodatkowe wskazywanie tego samego kierunku około 30 stopni w stosunku do orbit planet Układu Słonecznego zmniejsza prawdopodobieństwo do 0,007 proc.

Badacze odrzucili hipotezę, że za taki układ orbit jest efektem wpływu grawitacyjnego od dużej liczby obiektów z pasa Kuipera, z których zapewne sporej części jeszcze nie znamy, bowiem okazało się, że wymaga to masy zawartej w pasie Kuipera sto razy większej niż wskazują obecne oceny.

W symulacjach usytuowanie orbit najlepiej było wyjaśniane istnieniem dodatkowej dużej planety, której orbita jest ustawiona w taki sposób, że punkt peryhelium (najbliższy punkt orbity w stosunku do Słońca) jest położony o 180 stopni przeciwnie w stosunku do peryheliów planet i wielu innych obiektów w pasie Kuipera. Wydaje się, że takie ustawienie orbit nie może być stabilne w długiej perspektywie czasu i może prowadzić nawet do zderzeń pomiędzy ciałami, ale według Batygina, mechanizm rezonansu ruchu średniego pozwala uniknąć kolizji.

Dodatkowo, istnienie Planety Dziewiątej, pozwala wyjaśnić zagadki związane z orbitami Sedny i 2012 VP113, które są inne niż standardowe orbity obiektów w pasie Kuipera. Istnienie dużej planety może tłumaczyć naturalne oddalanie orbit tych ciał od Neptuna.

Kolejną sprawą, którą może wytłumaczyć istnienie dużej planety daleko poza Neptunem, są orbity przebiegające pionowo w stosunku do płaszczyzny orbity Neptuna. Symulacje z planetą przewidują możliwość istnienia takich orbit, a okazuje się, że w ostatnich latach zaobserwowano cztery obiekty pasa Kuipera, które poruszają się właśnie w taki sposób.

Skąd może pochodzić Dziewiąta Planeta? Jeżeli powstały cztery olbrzymie planety gazowe, to nie ma powodu uważać, że nie mogła uformować się także piąta. Jeśli zbliżyła się za bardzo do Jowisza i Saturna, mogła zostać wyrzucona na daleką eliptyczną orbitę.

Brown i Batygin mówią, że zdają sobie sprawę, że astronomowie uznają istnienie Dziewiątej Planety (Planety X) dopiero gdy zostanie ona dostrzeżona obserwacyjnie, a aktualnie ciągle jest to tylko hipoteza. Naukowcy będą poszukiwali obiektu za pomocą 10-metrowego teleskopu Keck na Hawajach.