Artist ‘ s skildring af små genstande i kuiperbæltet. Billede: ESO/M. Kornmesser
Den ulige orbital arrangementer af objekter uden Neptun har ført forskerne til at spekulere i, om eksistensen af en såkaldt Planet Ni—en hypotetisk stor planet i den ydre del af solsystemet. Ny forskning tyder på, at en planet er ikke forpligtet til at opnå den anomale baner, og at en massiv ring af affald er en mere plausibel forklaring. Kritikere af den foreslåede disk sige mere dokumentation er nødvendig.
Den undvigende Planet Ni, også kaldet Planet X, menes at eksistere på grund af den ejendommelige baner af visse Kuiperbælte-Objekter, også kendt som Trans-Neptunian Objekter (TNOs). Astronomer har dokumenteret, at omkring 30 unormal TNOs til dato—objekter med overdrevne og skrå baner, og ulige clustering adfærd. For at forklare dette, astronomer har foreslået, at tilstedeværelsen af en endnu ikke-at-blive opdaget planet. Til arbejde, Planet Ni ville have til at ligger omkring 200 Astronomiske Enheder (AU), eller omkring 18.6 millioner km fra Solen, og har 10 gange så meget masse som Jorden. Den gravitationelle indflydelse af denne hypotetiske planet er “fører” eller gradvist masen, TNOs i deres observeret baner, ifølge denne teori.
Artist ‘ s skildring af Planet Ni.Billede: Caltech/R. Ondt
Ny forskning offentliggjort i denne uge i Astronomical Journal tilbyder et spændende alternativ til den Planet Ni hypotese. Snarere end at påkalde sig en mystery planet til at forklare den ulige baner af visse Kuiperbælte-objekter, forfatterne af den nye undersøgelse, Antranik Sefilian fra University of Cambridge og Jihad Touma fra det Amerikanske Universitet i Beirut, argumentere for, at en ydre solsystem disk består af sten og is, der kan producere den samme virkning, som en stor ydre planet.
Sefilian og Touma, forudsat ingen observationelle beviser for denne påståede disk, simpelthen fordi det ikke findes. I stedet, forfatterne præsenterede en ny matematisk model, der demonstrerer den teoretiske mulighed for det foreslåede struktur. Vigtigere er det, at den nye model ikke helt udelukke eksistensen af Planeten Ni, eller i det mindste en mindre udgave af det, som den kombinerede gravitationelle indflydelse af en ydre planet, og en ydre snavs disk kan ligeledes producere de observerede TNO baner.
“The Planet Ni hypotese er fascinerende, men hvis det antaget, niende planet eksisterer, det har hidtil undgået opdagelse,” sagde Sefilian i en erklæring. “Vi ønskede at se, om der kunne være en anden, mindre dramatisk og måske mere naturligt, at årsagen til den usædvanlige baner, vi ser i nogle TNOs. Vi troede, i stedet for at tillade en niende planet, og så bekymre sig om dens dannelse og usædvanlige bane, hvorfor ikke bare hensyn til grovheden af små objekter, der udgør en disk uden for banen af Neptun og se, hvad det gør for os?”
Sefilian og Touma er ikke den første til at foreslå, at denne teori. I 2016, en undersøgelse ledet af astronom Anne-Marie Madigan fra University of California, Berkeley, foreslog en ydre kuiperbæltet disk består af ice-dækket planetesimals—bits og stykker tilovers fra dannelsen af solsystemet—kunne være ansvarlig for den mærkelige TNO baner. Det nye papir er anderledes i, at en matematisk model, der blev brugt til at vise, hvordan denne hypotetiske disk, og solsystemets otte planeter, der kan have indflydelse på den orbital konfiguration af TNOs.
I deres nye model, Planet Ni blev erstattet af den hypotetisk-disk, og de objekter, inden det blev formodet at være spredt over et stort område. Den kollektive gravitationel kraft af disse objekter, i henhold til Sefilian, kunne “redegøre for den excentriske baner, vi ser i nogle TNOs.”
Hvis denne ydre band af planetesimaler eksisterer, men det ville trodse konventionelle forudsigelser om antal og samlet masse af objekter uden for Neptun. Nuværende teorier foreslår, at den samlede masse ud af, at der er omkring en tiendedel massen af Jorden, ifølge undersøgelsens forfattere, men for at dette arbejde, som de er beskrevet, vil det nødt til at være omkring 10 gange tungere end Jorden. Det er således en stor påstand, en, der kræver yderligere dokumentation.
“Selv om vi ikke har direkte observationelle beviser for den disk, det gør vi heller ikke har det for Planet Ni, hvilket er grunden til at vi undersøger andre muligheder. Ikke desto mindre er det interessant at bemærke, at observationer af kuiperbæltet analoger omkring andre stjerner, såvel som planet formation modeller, afslører massive rest populationer af affald,” sagde Sefilian. “Det er også muligt, at begge ting kan være sande—der kan være en stor disk og en niende planet. Med opdagelsen af hver ny TNO, vi samle flere beviser, der kan hjælpe med at forklare deres adfærd.”
Beviser for eksistensen af denne snavs disk, som beviser eksistensen af Planeten Ni, er ikke så simpelt, som at søge i afstand med vores teleskoper, sagde astronom Carlos de la Fuente Marcos fra Complutense Universitet i Madrid.
“Sådan en struktur, hvis virkelige, synes at være uden for rækkevidde af de nuværende teleskopisk faciliteter, enten jord – eller rumbaserede,” Marcos, der ikke er tilknyttet til den nye undersøgelse, fortalte Gizmodo. “Det vil være vanskeligt at bekræfte eller afvise denne hypotese med i øjeblikket findes eller er planlagt teleskoper.” Som han tilføjede: “scenariet undersøges i dette arbejde lyder temmelig spekulativt, men faktum er, at vi ved meget lidt om det solsystem end Pluto.”
Vi talte også til Caltech astronom Konstantin Batygin, der sammen med sin kollega, Mike Brown, offentliggjort beviser for eksistensen af Planeten Ni tilbage i 2016. Matematik i den nye undersøgelse er “first rate” Batygin sagde, men han påpegede også, at flere astrophysical mangler.
For én, kuiperbæltet antages at ende på omkring 48 AU, eller 4,5 milliarder km fra Solen—den såkaldte Kuiperbælte cliff,” ud over at der TNOs er ubetydelig. For det andet, Batygin pegede på den seneste forskning tyder på, kuiperbæltet har en kumulativ masse tættere til 50 gange mindre end Jordens, hvilket er langt mindre end den konventionelle en tiendedel-Jorden skøn, og helt sikkert langt mindre end de 10-gange-Jorden skøn. Disse to datapunkter, når de tages sammen, betyder den massive disk foreslået af Sefilian og Touma “skal starte i hundredvis af AU” fra Solen, der er baseret på, hvad der er kendt observationally og fra himmelsk mekanik, som ikke er plausibel, Batgyin sagde.
“Det er veletableret, at stjerner som Solen dannes typisk i klynger, og solsystemet er ingen undtagelse,” sagde han til Gizmodo. “Det er, cosmo-kemiske argumenter samt eksistensen af Oort Cloud er ensbetydende med, at Solen var bosat i en klynge af omkring 10.000 stjerner for omkring 100 millioner år efter dens dannelse—hvilket bringer os videre til et tredje problem med undersøgelsen: sammenhæng mellem den forestillede disk ville have været afbrudt tidligt i solsystemets levetid, både af den kumulative gravitationelle potentiale af Solens fødsel-klynge samt [tilfældig] forstyrrelser ved at passere stjerner.”
En, Der Besøger Stjernede Skubbet Vores Solsystem 70.000 År Siden
Omkring samme tid som vores forfædre forlod Afrika, en svag rød dværgstjerne, kom til inden 0.8 lys-år …
Læs mere Læs
Han fandt det svært at tro, at en massiv protoplanetariske disk kunne opholde sig på afstande over 100 AU, som den nye undersøgelse tyder på.
“Typisk protoplanetariske diske kun med at strække ud til cirka 30 til 50 AU,” sagde han, “Hvorfor skulle Solen er protoplanetariske disk ende på omkring 30 AU, men derefter genstarte over 100 AU? Hvordan var sammenhængende, excentrisk karakter af det, man forestillede sig disk oprettet i første omgang? Hvordan har sin eksistens unddraget observationelle undersøgelser til dato?”
Alle disse spørgsmål, og andre, “forblive adresseløse af undersøgelsen,” sagde Batygin. I sidste ende, det nye papir “falder kort for at blive en astrofysisk set mest plausible forklaring på den afvigende struktur fjernt solsystem,” sagde han.
Ingen tvivl, de primære svaghed for papir er fraværet af astronomiske beviser—men det samme krav kan gøres om argumenter for Planet Ni. Det er meget muligt, som nogle forskning har gjort gældende, at der ikke orbital anomalier findes i kuiperbæltet, og at forskere er ofre for en observations-bias. Med andre ord, mere pålidelige data, der er nødvendige for at vise, at noget squirrelly der foregår derude. Da astronomer fortsætte søgningen til Planet Ni, bør de også være på udkig efter tegn på en uventet band af affald langs den yderste del af vores solsystem.
I videnskab, der er ingen fejl i at forfølge flere stier i undersøgelsen.
[Astronomical Journal]
Dele Denne Historie