Temat poszukiwań Dziewiątej Planety i innych odległych obiektów z obrzeży Układu Słonecznego, od lat jest chętnie analizowany przez naukowców. Posłużono się archiwalnymi danymi z projektu Pan-STARRS1 w nowym podejściu mającym na celu odnaleźć – lub ograniczyć – szanse istnienia masywnych planet na peryferiach naszego układu.
Obserwacje niestandardowego poruszania się niektórych obiektów transneptunowych (TNO), których orbity znajdują się dalej niż orbita Neptuna, takich jak Sedna, czy 2012VP113, spowodowały powstanie hipotezy na temat występowania w Układzie Słonecznym nieodkrytej wcześniej, dużej planety. W celu sprawdzenia tej hipotezy, postanowiono skorzystać z danych Pan-STARRS (The Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) z lat 2009-2017.
Pierwotnie projekt Pan-STARRS został zaprojektowany do badań obiektów bliskich Ziemi (NEOs, Near – Earth Objects), ale dzięki temu, że był w stanie uchwycić także ciała niebieskie poruszające się wolno (poniżej 0,5 sekundy łuku na godzinę względem gwiazd w tle), okazał się użyteczny także w badaniach odległych TNO. Obserwacje były prowadzone teleskopem o średnicy 1,8 m, zlokalizowanym na Hawajach (Mauna Kea), wyposażonym w kamerę GPC1 o polu widzenia ok. 7 stopni kwadratowych.
W nowym badaniu, początkowo, aby zrozumieć limity detekcji i charakterystykę wyszukiwania, naukowcy wygenerowali 10000 syntetycznych orbit, z losowymi orientacjami orbit i jasnościami obiektów. Następnie, w uzyskanym zbiorze odfiltrowano źródła w pobliżu jasnych gwiazd (przeciążenia) oraz wyeliminowano źródła nieruchome (tzn. gwiazdy i galaktyki). Opracowano także model prawdopodobieństwa detekcji, w zależności od jasności obiektu i jasności tła. Pogrupowano detekcje, odpowiadające potencjalnym ruchomym obiektom i połączono je w tzw. ścieżki orbitalne, które wskazały trajektorie obiektów.
Zastosowane metody okazały się skuteczne – w opisany powyżej sposób wykryto 692 obiekty Układu Słonecznego, z czego 109 to nieobecne w bazie danych organizacji Minor Planet Center małe ciała niebieskie, 642 to TNO, z których 23 spełniają kryteria przynależności do planet karłowatych.
W efekcie, zastosowana symulacja została ulepszona m.in. poprzez precyzyjną charakterystykę detekcji i orbit. Odkryto wiele nieznanych wcześniej ciał niebieskich i planet karłowatych, zbudowano skuteczną metodę bazującą na katalogowaniu źródeł zamiast obrazów. Co więcej, chociaż nie odkryto Dziewiątej Planety, ograniczono pozostały możliwy obszar jej potencjalnej orbity wyłącznie do regionów w pobliżu płaszczyzny galaktycznej.
Najbliższe plany to przeszukiwanie obiektów leżących na obszarach znajdujących się w odległości poniżej 80 au, zastosowanie użytych metod dla przyszłych przeglądów takich jak Euclid czy Rubin, a także dalsze rozwijanie omawianej metody symulacji.
Artykuł podsumowujący próbę znalezienia dalekich planet w danych z Pan-STARRS1 ukazał się na początku lipca 2025 roku w The Planetary Science Journal. Pierwszym autorem publikacji jest Matthew J. Holman z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Więcej informacji:
Opracowanie: Zuzanna Wrzeszcz
Źródło: The Planetary Science Journal
Na ilustracji: Teleskop na Hawajach, którego użyto do badań w ramach Pan-STARRS. Źródło: Max Planck Institute for Astronomy
