Jake Parks
Powoli i dziwnie orbitujący
obiekt wydaje się być masywnym i na razie niewidzialnym światem czającym się w
zewnętrznych peryferiach Układu Słonecznego. Ten hipotetyczny świat nazwany
Planeta 9 wydaje się być Superziemią albo Subneptunem, a którego orbita, której
afelium znajduje się dziesiątki razy dalej niż odległość od słońca karłowatej
planety 134340 Pluton.
Nieco ponad rok temu trójka
astronomów ustanowiła rekord dla najdalszego obiektu, jaki kiedykolwiek odkryto
w Układzie Słonecznym. Ponieważ mały świat został znaleziony ponad trzy razy
dalej od Słońca niż Pluton, zespół trafnie nazwał go FarOut.
Ale niesamowita odległość FarOut
wynosząca około 123 jednostek astronomicznych czyli 1,94 · 10^-3 ly – gdzie 1
jednostka astronomiczna (AU) jest równa średniej odległości między Słońcem a
Ziemią (150 mln km) – nie jest jedyną rzeczą, która czyni ten świat
intrygującym. W ostatnich latach ta sama grupa badaczy odkryła kilkanaście
innych niezwykle odległych ciał. I, ku ich zaskoczeniu, ustalili, że wiele z
tych obiektów zbliża się do Słońca lub osiąga peryhelium mniej więcej w tym
samym punkcie przestrzeni.
Naukowcy uważają, że ta rosnąca
lista skupionych obiektów – której częścią jak podejrzewa się jest FarOut – jest
najlepszym dowodem na istnienie nieodkrytego świata czającego się na
zewnętrznych obrzeżach naszego Układu Słonecznego. Świat ten jest zwany Planetą
Dziewiątą.
Znajdowanie
odległych obiektów
Scott
Sheppard i jego zespół wnieśli ostatnio wiele wiadomości ze względu na
stale rosnącą listę odległych odkryć. Dzieje się tak dlatego, że Sheppard,
astronom z Carnegie Institution for Science, oraz koledzy astronomowie Chad Trujillo z Northern Arizona
University i David Tholen z
University of Hawai'i, przeprowadzają jak dotąd najbardziej kompleksowy
przegląd obiektów Układu Słonecznego poza Plutonem. Według Shepparda, odkąd
badanie zespołu rozpoczęło się w 2012 r., odkryto około 80% wszystkich obiektów
Układu Słonecznego odkrytych poza 60 AU.
Ale Sheppard i jego zespół
jeszcze nie skończyli. Spodziewają się, że w ciągu najbliższych kilku lat ich
badania zauważą wiele bardziej odległych i słabych obiektów transneptunowych
(TNO), które są zamarzniętymi, skalistymi ciałami znajdującymi się za Neptunem
w regionie zwanym Pasem Kuipera.
- Do tej pory w naszym
przeglądzie pokryliśmy około 25 procent nieba – mówi Sheppard.
I chociaż FarOut, o szerokości
około 310 mil (500 kilometrów), jest prawie na granicy obserwacyjnej ich
teleskopów, im większy obiekt, tym łatwiej go dostrzec. Tak więc, mówi
Sheppard, powinni być w stanie wykryć kilka nieco większych obiektów znajdujących
się jeszcze dalej.
Poprzez swoje badanie Sheppard i
jego zespół pracują nad zwiększeniem liczby znanych odległych obiektów, takich
jak FarOut. To, jak mają nadzieję, da im lepsze wyobrażenie o tym, co wyrównuje
orbity wielu z tych odległych ciał, prawdopodobnie pomagając im w końcu
wyśledzić Dziewiątą Planetę.
Sheppard podkreśla jednak, że
FarOut nie jest jeszcze dowodem na istnienie Planety Dziewiątej. Ponieważ
FarOut jest tak, cóż, bardzo odległy, bardzo trudno jest określić jego orbitę.
To sprawia, że trudno jest stwierdzić, czy nowe znalezisko jest rzeczywiście członkiem
unikalnej grupy TNO, która
wskazuje na istnienie Dziewiątej Planety, czy też jest to tylko zwykły obiekt w
stosunkowo nudnym, choć odległym miejscu, orbita.
Chociaż Sheppard i jego zespół są
już całkiem pewni prędkości FarOut (a tym samym jego odległości), aby
potwierdzić orbitę FarOut, muszą najpierw zebrać więcej zdjęć obiektów
poruszających się po niebie.
- Potrzebujesz rocznych
obserwacji, aby rzeczywiście wyliczyć jego orbitę – mówi
Sheppard. A ponieważ nie mają jeszcze rocznych danych dla FarOut, mówi: - potrzebujemy kolejnej obserwacji w listopadzie
[2019], aby rzeczywiście uzyskać wiarygodną orbitę.
W chwili pisania tego tekstu
Sheppard z niecierpliwością czeka na nowe dane z listopada.
Ale FarOut nie jest jedynym
światem, który może pomóc wskazać drogę do Planety Dziewiątej. W październiku
2018 roku naukowcy ogłosili potwierdzenie kolejnego odległego odkrycia o nazwie
2015 TG387, które w duchu Halloween
nazwali Goblin. Chociaż lodowa skała
o szerokości 200 mil (320 km) została po raz pierwszy zauważona w odległości
około 80 jednostek astronomicznych, ma ona szczególnie ekscentryczną orbitę, co
oznacza, że oddala się wyjątkowo daleko od Słońca.
- Orbita Goblina jest bardzo duża. Ma półoś wielką wynoszącą około 1000 AU - mówi
Sheppard, - co oznacza, że jednokrotne okrążenie Słońca zajmuje około 40.000 lat.
Ze względu na czas potrzebny
Goblinowi na ukończenie pojedynczej orbity, zespół potrzebował trzech lat
obserwacji po początkowym odkryciu w 2015 roku, aby określić dokładną trasę na
niebie. Ale kiedy już to ustalili, dowiedzieli się, że ekscentryczny TNO
dochodzi do peryhelium niemal w tym samym punkcie kosmosu, co garść innych
godnych uwagi obiektów. Należą do nich wcześniejsze odkrycie przez zespół 2012 VP113 (którego nazwali Biden jako
ukłon w stronę „VP” w nazwie) oraz Sedna,
planeta karłowata o średnicy około połowy Plutona odkryta w 2003 roku.
To właśnie ta niedawno
zidentyfikowana grupa obiektów skupionych wokół peryhelium, którą Sheppard
nazywa „ekstremalnymi TNO”, sugeruje, że niewidoczna i masywna planeta ukrywa
się na obrzeżach naszego Układu Słonecznego.
Polowanie
na Planetę Dziewiątą
Wraz z rozwojem potężnych
teleskopów do przeglądów, a także wyrafinowanego oprogramowania, które może
przeszukiwać ogromne ilości danych jak nigdy dotąd, dopiero teraz zaczynamy
przeszukiwać odległe zakątki Układu Słonecznego w poszukiwaniu lodowych planet
karłowatych i tym podobnych. Ale odkrycie tej szczególnej klasy ekstremalnych
TNO wskazuje, że planety karłowate mogą nie być królami i królowymi Pasa
Kuipera. Zamiast tego istnieje coraz więcej dowodów sugerujących, że kolosalny
świat o masie od pięciu do 15 razy większej niż masa naszej własnej planety
czai się daleko poza nią, odgrywając rolę lalkarza w dziwnie skupionym zbiorze
odległych ciał.
Scott Sheppard i Chad Trujillo
zdobyli nagrodę Farinella 2019 za swoją pracę badającą i charakteryzującą obiekty
w zewnętrznym Układzie Słonecznym.
W 2016 roku astronomowie z
Caltech Konstantin Batygin i Mike Brown opublikowali artykuł
zatytułowany „Dowody na istnienie odległej gigantycznej planety w Układzie
Słonecznym”. W nim omawiają unikalną populację TNO, które zbliżają się do
Słońca w przybliżeniu w tym samym punkcie przestrzeni, pomimo różnych
trajektorii orbitalnych. Według tego badania prawdopodobieństwo, że takie
grupowanie jest wynikiem przypadku, wynosi około 0,007% (lub 1 : 14.000). Co
więcej, na początku 2019 r. Batygin i Brown wykazali również, że istnieje tylko
około 0,2% szans (lub 1 : 500), że takie zgrupowanie jest wynikiem błędów
obserwacyjnych.
- Na podstawie
grupowania obiektów, które znajdujemy, które są daleko, takie jak Goblin - mówi
Sheppard, - planeta super-Ziemia, która
znajduje się kilkaset jednostek astronomicznych od nas, może prowadzić je na
pozycję.
Dzięki najnowocześniejszym
symulacjom naukowcy spodziewają się, że Planeta Dziewiąta (czasami nazywana
Planetą X) będzie na nieco ekscentrycznej orbicie, która zabiera ją na około
400 AU (czyli 6,33 · 10^-3 ly) od Słońca. Ale, jak mówi Sheppard, - planeta może znajdować się do około 1500 AU/0,024
ly w bardziej masywnych modelach planet.
Ale
jeśli Dziewiąta Planeta naprawdę istnieje, dlaczego krąży tak daleko od Słońca?
To wciąż mocno dyskutowane
pytanie.
- Istnieją dwie główne
teorie dotyczące tego, w jaki sposób planeta się tam dostała – mówi
Sheppard. - Najbardziej prawdopodobny
scenariusz, który lubię nazywać »karczami z rodziny olbrzymów«”. W tym
scenariuszu dziewiąta planeta uformowała się obok Jowisza, Saturna, Urana i
Neptuna, które według Shepparda prawdopodobnie rozpoczęły swoje życie w ciągu
około 5 do 15 lat. AU siebie nawzajem. „Prawdopodobnie istnieje kilka obiektów
o masie Ziemi i większych, które uformowały się w tym obszarze” – mówi.
Podczas formowania się Planety
Dziewiątej.
- Dorosła do kilku mas
Ziemi, ale potem prawdopodobnie zbliżyła się zbyt blisko Jowisza i Saturna i
została wyrzucona na zewnątrz.
Skończyło się to wypchnięciem
wciąż tworzącej się Planety Dziewiątej ze strefy wchłaniania materii, co zahamowało
jej wzrost, zanim mogła osiągnąć rozmiar prawdziwej gigantycznej planety.
Alternatywnie, jak mówi Sheppard
- może to być przechwycony obiekt z innego układu
gwiezdnego. Ponieważ gwiazdy powstają z masywnych obłoków
kondensującego gazu i pyłu, rodzą się w żłobkach, a nie w izolacji. Tak więc na
początku historii Układu Słonecznego Słońce było otoczone wieloma innymi
pobliskimi gwiazdami, które oddziaływały ze sobą grawitacyjnie. Według
Shepparda oznacza to, że inne gwiazdy wyrzucały
obiekty ze swojego układu planetarnego, więc prawdopodobnie wiele swobodnie latających
planet zostało wyrzuconych ze wszystkich tych różnych gwiazd. A
jeśli jedna z błądzących planet zbliżyła się zbyt blisko Słońca, istnieje
szansa, że została przejęta przez nasz własny Układ Słoneczny,
w którym od tamtej pory pozostaje.
Jednak, aby Słońce mogło uchwycić
taką planetę, musiałbyś ją jakoś spowolnić
– mówi Sheppard. - Więc to jest
wątpliwy czynnik. Chociaż przechwycenie wyrzuconej planety nie jest
najłatwiejsze, Sheppard wskazuje, że może się to zdarzyć. Na przykład, mówi,
prawdopodobnie we wczesnym Układzie Słonecznym było znacznie więcej gazu i
pyłu, co oznacza, że zbliżająca się planeta „mogła zostać spowolniona i
przechwycona przez tarcie”.
Istnieje również trzecia możliwość:
Układem Słonecznym wstrząsnęła w przeszłości wędrująca gwiazda. W badaniach
opublikowanych w zeszłym roku astronomowie ogłosili odkrycie egzoplanety HD 106906 b, która ich zdaniem została
wygnana na dużą, zaburzoną orbitę dzięki parze przelatujących gwiazd, które
zbliżyły się zbyt blisko jej układu. Według Batygina możliwe jest, że podobny
proces mógł mieć miejsce, gdy Słońce wciąż znajdowało się w pobliżu innych
gwiazd ze swojej gromady narodzin.
Udowodnienie
istnienia Planety Dziewiątej
Problem z Planetą 9 polega na
tym, że aby mieć stuprocentową pewność, że istnieje, musimy to zobaczyć na
własne oczy. Na szczęście, mówi Sheppard, - nasze badanie
ma na celu nie tylko znalezienie planety, ale potrojenie znanej [liczby] bardzo
odległych obiektów. Te bardzo odległe obiekty to te, które są wrażliwe na
planetę, a dokładniejsze określenie trendów w ich gromadzeniu się pomoże nam
zlokalizować planetę i pokazać, że jest prawdziwa.
Nawet podwajając znaną liczbę
ekstremalnych TNO krążących daleko poza Neptunem (a który jest obecnie około
tuzina), naukowcy sądzą, że mogą sprawdzić, czy Dziewiąta Planeta naprawdę tam
jest, czy nie. A co ważniejsze, zwiększona ilość planetek może pomóc im w
dalszym precyzowaniu dokładnego miejsca, w którym znajduje się Dziewiąta
Planeta na swojej orbicie. Ale na razie Sheppard mówi:
- Żaden z najbardziej
odległych obiektów peryhelium z dużymi półosiami wielkimi oczywiście nie
sprzeciwia się trendowi tworzenia klastrów, ale znowu mówimy o niewiele więcej
niż garstce obiektów.
Chociaż fascynujące jest
zastanawianie się, czy ukryta planeta o masie wielokrotnie większej niż Ziemia
chowa się w zewnętrznym Układzie Słonecznym, istnieją pewne alternatywne
teorie, które próbują wyjaśnić zgrupowane orbity ekstremalnych TNO bez obecności
Planety Dziewiątej. Na przykład niektórzy badacze sugerują, że zaburzanie
orbity Dziewiątej Planety może być spowodowane przez odległy i masywny dysk
małych, lodowych obiektów – lub być może nawet pierwotną czarną dziurę
wielkości piłki do baseballa o podobnej masie, która została przechwycona przez
Układ Słoneczny.
Jednak -
hipoteza planety jest najprostszym i najlepszym wyjaśnieniem – mówi
Sheppard. - Masywny dysk może być możliwy, ale
nie widzimy tam żadnego masywnego dysku, a gdyby taki istniał, byłoby to
trudniejsze do wytłumaczenia niż posiadanie jednej planety. A jeśli
chodzi o teorię czarnej dziury, Batygin mówi:
- Ważną rzeczą do
zrozumienia jest to, że wszystkie obliczenia mogą nam powiedzieć, że jest to
masa Dziewiątej Planety, a nie jej skład. Tak więc w zasadzie Planeta Dziewięć
może być planetą, ziemniakiem, czarną dziurą, hamburgerem itp., o ile parametry
orbity są prawidłowe.
Tak więc, chociaż istnienie i
dokładna natura Dziewiątej Planety wciąż jest przedmiotem debaty, zespół
Shepparda prowadzi obecnie najszerszy i najgłębszy przegląd Układu Słonecznego,
jaki kiedykolwiek powstał, aby dowiedzieć się na pewno.
- Zawsze lubię mówić,
że jest bardziej prawdopodobne, że [Planeta Dziewięć] tam istnieje.
Powiedziałbym, że gdzieś w przedziale od 80 do 90 procent.
- Głównym powodem, dla
którego jestem tak podekscytowany tą pracą - mówi Batygin, -
jest to, że istnieje krótkoterminowa możliwość determinacji obserwacyjnej w
taki czy inny sposób.
Ale na razie Sheppard mówi:
- To ekscytujące
patrzeć na niebo, którego nikt nigdy nie wyobrażał sobie tak głęboko, jak my.
To tak, jak powiedział Forrest Gump: Każde zdjęcie, które robimy, jest jak
pudełko czekoladek, nigdy nie wiesz, co znajdziesz.
Moje 3 grosze
A zatem istnieje
pewna nadzieja – mała bo mała, ale większa od zera – że Planeta #9 jednak
gdzieś tam w przestrzeni zewnętrznego Układu Słonecznego jednak istnieje i to w
odległości 0,024 ly, a może więcej. Dlaczego podaję te odległości w przeliczeniu
na lata świetlne?
To oczywiste –
jestem optymistą i zdaję sobie sprawę z tego, że lecąc poza Układ Słoneczny
będziemy liczyli odległości nie w jednostkach astronomicznych, ale w latach
świetlnych. Zależność jest taka:
1 ly = 63.241 AU
Będzie to miało
ważkie znaczenie w nawigacji kosmolotów, które będą leciały do gwiazd lub
stamtąd wracały. Autorzy wszystkich space
oper zakładali, że poza orbitą Plutona niczego nie ma – no może jakieś
pojedyncze skały i pył, ale poza tym niczego. Tak samo sprawy się miały z
innymi układami planetarnymi innych gwiazd – tam też było czysto i voila! Dolatywało się do innych planet i
tram organizowało garden parties z
Kosmitami ku radości wszystkich stron Kontaktu. A tu guzik – okazuje się, że
jest Pas Kuipera a dalej Obłok Oorta. Panie i panowie astrogatorzy – wbijajcie
wzrok w ekrany radarowe i noga z gazu. Bo inaczej czeka was los nieprzyjaciół
Enterytów, którzy na pierścieniu ochronnym kosmicznych raf Arageny byli polegli
sromotnie.
Idąc tropem tej
myśli, jeżeli miałbym szukać śladów życia w Kosmosie, to w pierwszym rzędzie
właśnie tam. Nie, nie chodzi mi o wraki statków kosmicznych, ale o ślady Ich
pobytu po przebyciu oceanu pustki, kiedy z radością powitali pierwszy kawałek
stałej materii…
Czy istnieje Planeta
Dziewięć? Być może tak – byłby to dziwny świat – być może przypominający
przerażające majaczenia H.P. Lovecrafta
czy prof. Iwana Jefriemowa. Świat
ciemny, ale ciepły, mokry i sprzyjający życiu z białka węglowego. Wszak takie postacie
życia znamy z naszej Ziemi… - choćby na dnie Wszechoceanu w otoczeniu tzw.
„palaczy” – kominów hydrotermalnych.
Źródło: https://astronomy.com/magazine/2020/01/in-pursuit-of-planet-nine
Przekład z angielskiego - ©R.K.F. Leśniakiewicz
