Planet Nine:Πώς θα βρούμε τον πλανήτη που λείπει από το Ηλιακό Σύστημα

Κοιτάξτε ψηλά στον νυχτερινό ουρανό και βρείτε τα διάσημα τρία αστέρια της Ζώνης του Orion. Στη συνέχεια επεκτείνετε τη γραμμή μεταξύ τους προς τα πάνω και προς τα δεξιά προς τον αστερισμό του Ταύρου, τον Ταύρο. Στα μισά του δρόμου βρίσκεται ένα μικρό κομμάτι ασυνήθιστου κατά τα άλλα ουρανού που θα μπορούσε κάλλιστα να φιλοξενήσει ένα από τα πιο διάσημα ευρήματα στην αστρονομική ιστορία – έναν ένατο πλανήτη σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο.

Δεν ανακαλύπτεται κάθε μέρα ένας νέος πλανήτης στο Ηλιακό Σύστημα. Στην πραγματικότητα, κατά ένα μέτρο, έχει συμβεί μόνο δύο φορές στο παρελθόν σε όλη την ανθρώπινη ιστορία με τον Ουρανό (1781) και τον Ποσειδώνα (1846). Όλοι οι άλλοι πλανήτες ήταν γνωστοί από την αρχαιότητα και ποτέ δεν «ανακαλύφθηκαν» πραγματικά.

Αντικείμενα όπως η Δήμητρα (ο μεγαλύτερος αστεροειδής) και ο Πλούτωνας θεωρούνταν κάποτε μέρος της λέσχης του πλανήτη, αλλά έκτοτε ανακλήθηκε η ιδιότητά τους. Οι William Herschel, Urbain Le Verrier, Johann Gottfried Galle και John Couch Adams είναι οι μόνοι αστρονόμοι που βρήκαν ποτέ έναν νέο πλανήτη που εξακολουθεί να θεωρείται ως τέτοιος.

Διαβάστε περισσότερα για το Ηλιακό Σύστημα:

• 20 από τα πιο εκπληκτικά φεγγάρια στο Ηλιακό Σύστημα
• Τι μπορούν να μας πουν οι αστεροειδείς για το Ηλιακό μας Σύστημα – Natalie Starkey
• Έσπασε ο Δίας το πρώιμο ηλιακό μας σύστημα;

Αυτή η λίστα ελίτ μπορεί σύντομα να μεγαλώσει. Οι αστρονόμοι της CalTech, Mike Brown και Konstantin Batygin, είναι από τους πρωτοπόρους που θα συμμετάσχουν σε αυτήν. Το 2016 δημοσιοποιήθηκαν με τη ριζοσπαστική ιδέα ότι η ονομαστική κλήση των πλανητών που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο δεν έχει ολοκληρωθεί. Είχαν παρατηρήσει μια χούφτα μικρών κόσμων πέρα ​​από τον Ποσειδώνα να συμπεριφέρονται μυστηριωδώς και θεώρησαν ότι ίσως ένας ένατος πλανήτης θα μπορούσε να εξηγήσει την παράξενη κίνησή τους.

«Ήμασταν σίγουροι ότι ένας άλλος πλανήτης θα μπορούσε να εξηγήσει τα χαρακτηριστικά του εξωτερικού Ηλιακού Συστήματος», λέει ο Batygin. Έψαχναν τον ουρανό για αυτό το αντικείμενο, αλλά μέχρι στιγμής τους έχει ξεφύγει. Προς το παρόν, αυτός ο δυνητικός κόσμος ονομάζεται Planet Nine. Εάν και όταν ανακαλυφθεί, θα πάρει το όνομά του από μια ρωμαϊκή ή ελληνική θεότητα, όπως και οι άλλοι πλανήτες.

Σχέση εξ αποστάσεως

Η προτεινόμενη ύπαρξη του Πλανήτη Εννέα βασίζεται σε παρατηρήσεις της τελευταίας δεκαετίας με τηλεσκόπια αρκετά μεγάλα ώστε να κοιτάζουν στα θολά περιβάλλοντα πέρα ​​από τους οκτώ γνωστούς πλανήτες. Η μελέτη αυτής της ανεξερεύνητης ερημιάς είναι μια πραγματική πρόκληση. Βλέπουμε μόνο χάρη στην ανακλώμενη ηλιακή ακτινοβολία και για αυτά τα υπερποσειδώνια αντικείμενα (TNOs) αυτό το φως πρέπει να περάσει αρκετά.

Η οδύσσεια ξεκινά από τον Ήλιο και στη συνέχεια ταξιδεύει σε απόσταση μεγαλύτερη από 4.500.000.000 km, πριν αναπηδήσει από ένα αντικείμενο και κάνει το ταξίδι της επιστροφής στη Γη σχεδόν μέχρι την αρχή. Αυτό το φως επίσης εξασθενεί όλη την ώρα, καθιστώντας το πολύ εξασθενημένο και απαιτεί ένα μεγάλο τηλεσκόπιο για να το συλλέξει.

Πάρτε το αντικείμενο πλάτους 600 χιλιομέτρων γνωστό ως 2012 VP113. Βρίσκεται 80 φορές πιο μακριά από τον Ήλιο από τη Γη, που σημαίνει ότι το φως που βλέπουμε να ανακλάται από αυτόν είναι περίπου 40 εκατομμύρια φορές πιο αμυδρό από το κανονικό ηλιακό φως. Παρά το γεγονός ότι ταξιδεύει με 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, το φως χρειάζεται σχεδόν μια μέρα για να καλύψει την πλήρη απόσταση από τον Ήλιο έως το VP113 και πίσω στη Γη.

Ήταν η ανακάλυψη του VP113 από τους αστρονόμους Scott Sheppard και Chad Trujillo το 2014 που ενημέρωσε για πρώτη φορά την πιθανότητα ενός μη ανακαλυφθέντος πλανήτη. Είναι μια άλλη ομάδα που αυτή τη στιγμή κυνηγά τον Πλανήτη Εννέα. Η προσεκτικότερη εξέταση της διαδρομής του VP113 γύρω από τον Ήλιο έδειξε ότι μοιράζεται τα τροχιακά χαρακτηριστικά με ένα άλλο TNO που ονομάζεται Sedna. Η γωνία με την οποία πλησιάζουν τον Ήλιο είναι παράξενα παρόμοια. Οι καλύτερες θεωρίες μας για το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος λένε ότι για κάθε αντικείμενο αυτή η κλίση πρέπει να είναι τυχαία. Άρα το γεγονός ότι αυτά τα δύο αντικείμενα ταιριάζουν προκαλεί υποψίες.

«Μοιάζουν με τα δακτυλικά αποτυπώματα και το σπασμένο γυαλί μιας σκηνής εγκλήματος», λέει η Μέγκαν Σουάμπ από το Παρατηρητήριο Διδύμων στη Χαβάη και συν-ανακαλύφτρια αρκετών TNO. "Ποιος το έκανε;".

Μια εξήγηση είναι να δείξουμε το δάχτυλο σε έναν ένατο πλανήτη, του οποίου η βαρύτητα έλκει αυτά τα αντικείμενα και οργανώνει τις τροχιές τους. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει να είναι αρκετές φορές η μάζα της Γης.

Δεν θα ήταν η πρώτη φορά που βρίσκαμε έναν νέο πλανήτη με αυτόν τον τρόπο. Μετά την ανακάλυψη του Ουρανού, οι αποκλίσεις στην τροχιά του υποβλήθηκαν στο ρυμουλκό ενός άλλου πλανήτη ακόμα πιο έξω. Σίγουρα, όταν οι αστρονόμοι υπολόγισαν πού θα βρίσκεται αυτός ο πλανήτης, ανακάλυψαν τον Ποσειδώνα.

Τώρα ομάδες αστρονόμων συμπεριλαμβανομένων των Brown, Batygin, Sheppard και Trujillo προσπαθούν να κάνουν το ίδιο με τον Planet Nine.

Απόκρυψη και αναζήτηση

Μέχρι στιγμής ο πλανήτης παραμένει πεισματικά εκτός ορατότητας, αλλά η έρευνα έχει εδραιώσει τις ενδείξεις ότι είναι πραγματικά εκεί. Στη διαδικασία της τράτας στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν νέους TNO.

Τώρα γνωρίζουμε για 14 αντικείμενα συγκεντρωμένα μαζί περισσότερες από 230 φορές πιο μακριά από τον Ήλιο από τη Γη. Αυτό περιλαμβάνει ένα αντικείμενο με το παρατσούκλι The Goblin, που ανακαλύφθηκε από μια ομάδα αστρονόμων συμπεριλαμβανομένου του Sheppard και ανακοινώθηκε τον Οκτώβριο του 2018. Είναι ένα TNO πλάτους 300 χιλιομέτρων σε έναν εξαιρετικά επιμήκη βρόχο 40.000 ετών γύρω από τον Ήλιο. Όσο περισσότερα από αυτά τα αντικείμενα βρίσκουμε να μοιράζονται παρόμοιες κλίσεις, τόσο πιο ισχυρή γίνεται η περίπτωση του Planet Nine.

Διαβάστε σχετικά με την αναζήτηση για εξωπλανήτες:

• Πώς εντοπίσαμε νερό σε έναν δυνητικά κατοικήσιμο εξωπλανήτη για πρώτη φορά
• Πώς οι συνθετικές ατμόσφαιρες θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να κυνηγήσουμε εξωγήινη ζωή
• Project Blue:το κυνήγι της αδερφής της Γης

Υπάρχουν όμως εναλλακτικές εξηγήσεις. Το κυριότερο είναι ότι αυτές οι τροχιές αντιγραφής δεν είναι τίποτα άλλο από παρατηρητική προκατάληψη. Πιστεύεται ότι υπάρχουν εκατομμύρια TNO εκεί έξω που δεν έχουμε βρει ακόμα, όλα με τυχαίες τροχιές. Θα μπορούσε απλώς να είναι τυχαίο ότι έχουμε συμβεί σε μια χούφτα που μοιράζονται παρόμοια μονοπάτια γύρω από τον Ήλιο.

Αν αυτό ήταν αλήθεια, ο Πλανήτης Εννέα θα ήταν αποκύημα της φαντασίας μας. Όμως, τον Ιανουάριο του 2019, οι Brown και Batygin δημοσίευσαν νέα έρευνα προσπαθώντας να ποσοτικοποιήσουν πόσο πιθανό είναι αυτό με βάση τις τελευταίες ανακαλύψεις TNO. Η απάντησή τους; Μόλις 0,2 τοις εκατό.

«Αυτή είναι η πιο συντηρητική μας εκτίμηση», λέει ο Batygin. Ένας ένατος πλανήτης, ισχυρίζονται, είναι η μόνη υπάρχουσα εξήγηση για αυτό που βλέπουμε στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα.

Στρέφοντας τους ουρανούς

Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι εύκολο να το βρεις. Όλες οι έρευνες μέχρι στιγμής απέτυχαν να εντοπίσουν τον πλανήτη. Το κυνήγι δεν βοηθά το γεγονός ότι υπάρχουν μόνο λίγα τηλεσκόπια στον κόσμο που μπορούν να το δουν.

Όχι μόνο χρειάζεστε ένα τηλεσκόπιο μεγάλου διαφράγματος για τη συλλογή του αδύναμου φωτός, χρειάζεστε επίσης ένα τηλεσκόπιο εξοπλισμένο με κάμερα με ευρύ οπτικό πεδίο. Ο Μπράουν χρησιμοποιεί το τηλεσκόπιο Subaru μήκους 8,2 μέτρων στη Χαβάη για να το κυνηγήσει, ενώ ο Batygin είναι απασχολημένος με το να καταγράφει τους αριθμούς.

«Η περιοχή αναζήτησης είναι 800 τετραγωνικές μοίρες ουρανού», λέει ο Μπράουν. Αυτό είναι περίπου το ίδιο με 3.200 πανσέληνους. Ένα τηλεσκόπιο με στενή θέα θα χρειαζόταν πολύ χρόνο για να καλύψει αυτή την τεράστια έκταση.

Δεν είναι ούτε ένα δισδιάστατο κομμάτι του ουρανού, αλλά τρισδιάστατο. Δεν γνωρίζουμε επίσης την ακριβή απόσταση του Πλανήτη Εννέα από τον Ήλιο. Αν είναι κοντά θα είναι πιο φωτεινό και αν είναι πιο μακριά θα είναι πιο θαμπό.

Όταν πρόκειται για το πιο φωτεινό τέλος, ο Μπράουν λέει ότι έχουν ήδη καλύψει σχεδόν όλο τον ουρανό όπου μπορεί να κρύβεται χωρίς επιτυχία. «Αυτό είναι περίεργο για μένα», λέει. "Αυτή θα ήταν η πιο λογική εικασία για το πώς θα ήταν ο Πλανήτης Εννέα."

Τα ευρήματα είναι ακόμη πιο απροσδόκητα όταν λαμβάνεται υπόψη η τελευταία μοντελοποίηση υπολογιστή της Batygin. "Έχουμε πραγματοποιήσει χιλιάδες νέες προσομοιώσεις υπολογιστή τους τελευταίους 18 μήνες", λέει, για να καταλάβουμε περισσότερα σχετικά με το πού θα μπορούσε να βρίσκεται ο Πλανήτης Εννέα.

Σύμφωνα με τον Batygin, το αποτέλεσμα αυτών των υπολογισμών είναι ότι «ο Planet Nine είναι μικρότερος σε όλες τις παραμέτρους κατά δύο φορές σε σύγκριση με τις αρχικές μας εκτιμήσεις». Η τροχιακή του περίοδος πιστεύεται τώρα ότι είναι 10.000 χρόνια αντί 20.000. Είναι πέντε φορές η μάζα της Γης, όχι 10. Παρά το γεγονός ότι είναι μικρότερο, η μικρότερη τροχιά του θα το έκανε περίπου δυόμισι φορές πιο φωτεινό από τις αρχικές εκτιμήσεις του 2016.

Το δίχτυ κλείνει

Πώς γίνεται, λοιπόν, ο Μπράουν να μην το έχει βρει ακόμα, παρά το ότι τράτα όλη την περιοχή στο πιο φωτεινό άκρο; «Δεν γνωρίζουμε το albedo του και αυτή είναι η βασική παράμετρος», λέει ο Brown. Το άλμπεντο ενός αντικειμένου είναι ένα μέτρο του πόσο ηλιακό φως αντανακλάται η επιφάνειά του πίσω στο διάστημα. "Θα μπορούσε να είναι είτε ένα εξαιρετικά συννεφιασμένο, φωτεινό αντικείμενο είτε μια σκοτεινή μπάλα πάγου καλυμμένη με σκουπίδια με χαμηλή αλβέντο."

Το γεγονός ότι δεν έχει βρεθεί ακόμη υποδηλώνει ότι είναι το τελευταίο. Εάν μια θαμπή επιφάνεια την κάνει πιο θαμπή, η εύρεση του Πλανήτη Εννέα θα πάρει περισσότερο χρόνο. "Έχουμε καλύψει περίπου το 50 τοις εκατό του ουρανού σε αυτό το εύρος", λέει.

Άρα το δίχτυ κλείνει, αλλά είναι μια επίπονη διαδικασία. «Η κύρια δυσκολία είναι να διατηρήσεις μια τόσο έντονη αναζήτηση για πολλά χρόνια», λέει ο Μπράουν. Η προβλεπόμενη θέση του Πλανήτη Εννέα μεταξύ της Ζώνης του Ωρίωνα και του Ταύρου είναι και ευλογία και κατάρα. Ο Ωρίωνας είναι μέρος του χειμερινού ουρανού, πράγμα που σημαίνει ότι οι αστρονόμοι περιορίζονται στην αναζήτησή του κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Το καλοκαίρι είναι μέρος του ουρανού της ημέρας και επομένως δεν μπορεί να ανιχνευθεί.

Το θετικό είναι ότι οι νύχτες του χειμώνα είναι μεγαλύτερες, αλλά το εμφατικό μειονέκτημα είναι ότι τα τελευταία χρόνια ο χειμωνιάτικος καιρός στη Χαβάη ήταν φρικτός. Ο Μπατίγκιν θυμάται μια περίσταση όπου ανέβαινε το ηφαίστειο στο τηλεσκόπιο με χαλάζι σε μέγεθος μπάλες του γκολφ να χτυπούν δυνατά το αυτοκίνητο. Σε μια άλλη περίπτωση, ο καιρός φαινόταν καθαρός, αλλά ο Μπράουν έφτασε στο τηλεσκόπιο για να διαπιστώσει ότι η πόρτα του τηλεσκοπίου ήταν παγωμένη.

«Είχαμε κάθε είδους εμπόδιο που μπορείτε να φανταστείτε», λέει ο Μπράουν. Άλλα οδοφράγματα περιλαμβάνουν ηφαιστειακές εκρήξεις, σεισμούς και αναθυμιάσεις διοξειδίου του θείου. «Είναι απογοητευτικό», λέει. "[Θα ήθελα] να το βρω και να προχωρήσω σε κάτι άλλο."

Με τον χειμώνα να έχει τελειώσει, αυτή η εποχή έχει ολοκληρωθεί και η αναζήτηση θα πρέπει να περιμένει μέχρι η Γη να επιστρέψει στην ευνοϊκή πλευρά του Ήλιου. Ο Batygin το συνοψίζει όμορφα:«Η φύση δεν έχει καμία υποχρέωση απέναντί ​​σου», λέει. "Κοιτάξτε τα βαρυτικά κύματα – χρειάστηκαν 100 χρόνια για να βρεθούν."

Ακούστε επεισόδια του Science Focus Podcast σχετικά με την εξερεύνηση του διαστήματος:

• Το μέλλον της ανθρωπότητας – Michio Kaku
• Υπάρχει κανείς εκεί έξω; – Mike Garrett
• Πώς εκτοξεύεις μια επιτυχημένη διαστημική αποστολή; – Mark McCaughrean

Ας ελπίσουμε ότι δεν θα χρειαστεί να περιμένουμε τόσο πολύ. Εάν οι τρέχουσες αναζητήσεις αποτύχουν, υπάρχει ελπίδα στον ορίζοντα με τη μορφή του Large Synoptic Survey Telescope (LSST). Επί του παρόντος υπό κατασκευή στη Χιλή, η κάμερα 3,2 δισεκατομμυρίων pixel θα μπορεί να φωτογραφίζει μια περιοχή του ουρανού μεγέθους 49 πανσελήνων ταυτόχρονα.

Πρόκειται να ξεκινήσει τη λειτουργία του το 2022. Ακόμα κι αν δεν βρει αμέσως τον Πλανήτη Εννέα, αναμένεται να ανακαλύψει εκατοντάδες νέους TNO. Εάν οι τροχιές τους μοιράζονται επίσης την ενδεικτική ευθυγράμμιση, τότε αυτό θα ενίσχυε την υπόθεση για τον Πλανήτη Εννέα και θα κατευθύνει τους αστρονόμους προς το πού να τον βρουν. Σύμφωνα με τον Schwamb, η υπόθεση του Planet Nine είναι ένα ερώτημα που μπορεί να απαντηθεί. "Δεν πρόκειται να είναι ένα μυστήριο για πάντα", λέει.

Ένα βαθύτερο παζλ είναι πώς ο Πλανήτης Εννέα έφτασε εκεί αρχικά. Πώς ένας πλανήτης πέντε φορές μεγαλύτερη από τη μάζα της Γης καταλήγει να βρίσκεται 20 φορές πιο μακριά από τον Ήλιο από τον Ποσειδώνα; Η πιο πιθανή εξήγηση είναι ότι σχηματίστηκε στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα με τους άλλους οκτώ πλανήτες, προτού κάποιο γεγονός το πετάξει στα βάθη του διαστήματος.

Ακόμη και πριν οι αστρονόμοι βρουν στοιχεία για τον Πλανήτη Εννέα, οι προσομοιώσεις σε υπολογιστή του σχηματισμού του Ηλιακού Συστήματος υπαινίσσονταν έναν πλανήτη που λείπει. Ξεκινώντας με πέντε γιγάντιους πλανήτες είχε ως αποτέλεσμα ένα Ηλιακό Σύστημα που μοιάζει περισσότερο με το δικό μας σήμερα παρά με εκείνους που ξεκίνησαν με μόλις τέσσερις. Το μόνο πρόβλημα ήταν ότι δεν υπήρχαν άλλες ενδείξεις ότι αυτός ο επιπλέον πλανήτης υπήρξε ποτέ.

Ωστόσο, αν η τρέχουσα φρενίτιδα της δραστηριότητας επιβεβαιώνει την ύπαρξη του Πλανήτη Εννέα, είναι σχεδόν σίγουρα αυτός ο κόσμος που λείπει. Η ανακάλυψή του θα σήμαινε κάτι περισσότερο από έναν άλλο πλανήτη στη λίστα:θα μπορούσε να είναι το κλειδί για να κατανοήσουμε γιατί το Ηλιακό μας Σύστημα μοιάζει με αυτό που φαίνεται σήμερα.

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard