Artiest beschrijving van kleine objecten in de Kuiper gordel. Afbeelding: ESO/M. Kornmesser
De oneven baan regelingen van objecten voorbij Neptunus hebben ertoe geleid dat wetenschappers speculeren over het bestaan van een zogenaamde Planeet Negen—een hypothetische grote planeet in de buitenste regionen van het zonnestelsel. Nieuw onderzoek suggereert dat een planeet niet nodig is om de afwijkende banen, en dat een enorme ring van puin is een meer plausibele verklaring. Critici van de voorgestelde schijf zeggen meer bewijs is nodig.
De ongrijpbare Planeet Negen, soms aangeduid als Planeet X, wordt verondersteld te bestaan ten gevolge van de eigenaardige banen van bepaalde delen van de kuipergordel-Objecten, ook wel bekend als Trans-Neptunian Objects (TNOs). Astronomen hebben gedocumenteerd ongeveer 30 afwijkende TNOs-to-date—objecten met overdreven en hellende banen, en de oneven clustering gedrag. Om dit uit te leggen, hebben de astronomen stelden de aanwezigheid van een nog niet ontdekte planeet. Om te werken, Planet Negen zou hebben om zich op ongeveer 200 Astronomische Eenheden (AE), of ongeveer 18,6 miljard km van de Zon, en 10 keer zoveel massa heeft als de Aarde. De gravitationele invloed van deze hypothetische planeet is “shepherding”, of geleidelijk te duwen, TNOs in hun waargenomen banen, volgens deze theorie.
Artist ‘ s voorstelling van de Planeet Negen.Afbeelding: Caltech/R. Pijn
Nieuw onderzoek deze week gepubliceerd in the Astronomical Journal biedt een fascinerend alternatief voor de Planeet Negen hypothese. Plaats van het aanroepen van een mystery planet uit te leggen van de oneven banen van bepaalde Kuiper Belt objecten, de auteurs van het nieuwe onderzoek, Antranik Sefilian van de Universiteit van Cambridge en de Jihad Touma van de Amerikaanse Universiteit van Beiroet, betogen dat een buitenste zonnestelsel schijf bestaat uit rots en ijs kon produceren hetzelfde effect als een grote buitenste planeet.
Sefilian en Touma, mits er geen observationeel bewijs voor deze vermeende schijf, simpelweg omdat deze niet bestaat. In plaats daarvan, hebben de auteurs een nieuw wiskundig model waaruit de theoretische mogelijkheid van de voorgestelde structuur. Belangrijker is dat het nieuwe model niet volledig regel het bestaan van de Planeet Negen, of op zijn minst een kleinere versie van de gecombineerde gravitationele invloed van een buitenste planeet en een buitenste puin schijf kan ook produceren de waargenomen TNO banen.
“De Planeet Negen hypothese is een fascinerende, maar als de veronderstelde negende planeet bestaat, het is zo ver vermeden detectie,” zei Sefilian in een verklaring. “We wilden zien of er een ander, minder ingrijpend zijn en misschien wel meer natuurlijk, want voor het ongewone banen zien we in sommige TNOs. We dachten, in plaats van voor een negende planeet, en vervolgens zorgen te maken over de vorming en ongewone baan, waarom niet gewoon de rekening voor de ernst van kleine objecten die van een schijf die buiten de baan van Neptunus en zie wat het doet voor ons?”
Sefilian en Touma zijn niet de eerste om te stellen dat deze theorie. In 2016, een studie onder leiding van de astronoom Anne-Marie Madigan van de Universiteit van Californië, Berkeley, voorgesteld een buitenste delen van de kuipergordel schijf bestaat uit ijs bedekte planetesimals—de bits en stukken overgebleven van de vorming van het zonnestelsel—verantwoordelijk kan zijn voor de vreemde TNO banen. Het nieuwe papier is anders in dat een wiskundig model werd gebruikt om te laten zien hoe deze hypothetische schijf, en het zonnestelsel acht planeten, kunnen invloed hebben op de orbitale configuratie van de TNOs.
In hun nieuwe model, de Planeet Negen werd vervangen door de hypothetische schijf, en de objecten binnen het werden verondersteld te worden verspreid over een groot gebied. De collectieve zwaartekracht van deze objecten, volgens Sefilian, kon “account voor de excentrische banen zien we in sommige TNOs.”
Als deze buitenste band van planetesimals bestaat, echter, het zou trotseren conventionele voorspellingen over het aantal en de totale massa van de objecten voorbij Neptunus. De huidige theorieën suggereren dat de totale massa is ongeveer een tiende van de massa van de Aarde, volgens de auteurs van de studie, maar om dit te laten werken zoals ze beschreven, het zou ongeveer 10 maal de massa van de Aarde. Het is dus een grote claim, een aanvullend bewijs.
“Hoewel we geen directe observationeel bewijs voor de schijf, we hebben niet voor Planeet Negen, dat is de reden waarom we het onderzoeken van andere mogelijkheden. Toch is het interessant op te merken dat de waarnemingen van de Kuiper gordel analogen rond andere sterren, evenals een planeet vorming modellen, onthullen enorme overblijfsel populaties van puin,” zei Sefilian. “Het is ook mogelijk dat beide dingen waar zou kunnen zijn,—er een enorme schijf en een negende planeet. Met de ontdekking van elke nieuwe TNO, verzamelen we meer bewijs dat kunnen verklaren hun gedrag.”
Bewijs voor het bestaan van dit puin schijf, als bewijs voor het bestaan van de Planeet Negen, is niet zo eenvoudig als het zoeken naar de afstand met onze telescopen, zei astronoom Carlos de la Fuente Marcos van de Complutense Universiteit van Madrid.
“Een dergelijke structuur, als echte, lijkt buiten het bereik van de huidige telescopische voorzieningen, de massa – of ruimte-gebaseerde,” Marcos, die niet is verbonden met het nieuwe onderzoek, vertelde Gizmodo. “Het zal moeilijk zijn om te bevestigen of verwerpen deze hypothese met die momenteel beschikbaar zijn of gepland telescopen.” Waaraan hij toevoegt: “Het scenario onderzocht in dit werk klinkt nogal speculatief, maar het feit is dat we erg weinig weten over het zonnestelsel voorbij Pluto.”
We spraken ook aan Caltech astronoom Konstantin Batygin, die samen met zijn collega Mike Brown, gepubliceerd bewijs voor het bestaan van de Planeet Negen terug in 2016. De wiskunde in de nieuwe studie zijn “eerste klas,” Batygin zei, maar hij wees op een aantal astrofysische tekortkomingen.
Voor een, de Kuiper riem wordt geacht te eindigen om ongeveer 48 AU, of 4,5 miljard km van de Zon—de zogenaamde “Kuiper cliff,” dan die TNOs zijn te verwaarlozen. Ten tweede, Batygin wees recent onderzoek suggereert de Kuiper riem heeft een cumulatieve massa dichter bij 50 keer minder dan die van de Aarde, dat is veel minder dan de conventionele één-tiende-Aarde schatten, en zeker veel minder dan de 10-keer-Aarde schatten. Deze twee punten bij elkaar, betekenen de enorme schijf voorgesteld door Sefilian en Touma “moet beginnen bij honderden AU” van de Zon gebaseerd op wat bekend staat observationally en van de hemelse mechanica, en dat is niet aannemelijk, Batgyin zei.
“Het is bekend dat sterren als de Zon meestal vorm in clusters, en het zonnestelsel is geen uitzondering,” vertelde hij aan Gizmodo. “Dat is, cosmo-chemische argumenten alsmede met het bestaan van de Oort Wolk impliceren dat de Zon verbleven in een cluster van ongeveer 10.000 sterren voor ongeveer 100 miljoen jaar na de formatie—dat brengt ons bij een derde probleem met de studie: De samenhang van de beoogde schijf zou hebben verstoord vroeg in het zonnestelsel leven, zowel door de cumulatieve gravitationele potentiaal van de Zon’ geboorte-cluster als de [random] verstoringen door het passeren van de sterren.”
Een Bezoek Aan Star Verdrongen Ons Zonnestelsel 70.000 Jaar Geleden
Rond dezelfde tijd dat onze voorouders Afrika, een dim-rode dwerg ster kwam binnen 0.8 licht-jaar …
Lees meer Lees
Hij vond het ook moeilijk te geloven dat een enorme protoplanetaire schijf kunnen bevinden zich op afstanden boven de 100 AU, als de nieuwe studie suggereert.
“Typisch protoplanetaire schijven slechts uitstrekken tot ongeveer 30 tot 50 AU,” zei hij, “Waarom zou de Zon protoplanetaire schijf eindigen op ongeveer 30 AU, maar start dan 100 AU? Hoe was de coherente, excentrieke karakter van de beoogde schijf instellen in de eerste plaats? Hoe heeft zijn bestaan ontgaan observationele onderzoeken-to-date?”
Al deze vragen, en andere, “blijven onbesproken door de studie,” zei Batygin. Uiteindelijk is het nieuwe papier “te kort schiet van een astrophysically plausibele verklaring voor de afwijkende structuur van het verre zonnestelsel,” zei hij.
Geen vraag, het primaire zwakte van het papier is de afwezigheid van het astronomisch bewijs—maar dezelfde aanspraak gemaakt kan worden over de argumenten in het voordeel van de Planeet Negen. Het is heel goed mogelijk, zoals sommige onderzoek heeft betoogd dat er geen orbital afwijkingen bestaan in de Kuiper gordel, en dat wetenschappers zijn het slachtoffer van een observatie-bias. In andere woorden, meer betrouwbare gegevens nodig om aan te tonen dat iets squirrelly is er. Als astronomen verder te zoeken voor de Planeet Negen, ze moeten ook op zoek naar tekenen van een onverwachte band van vuil langs de buitenste regionen van ons zonnestelsel.
In de wetenschap, er is geen fout in het nastreven van meerdere paden van onderzoek.
[Astronomical Journal]
Deel Dit Verhaal