מה קורה בשוליים הרחוקים של מערכת השמש שלנו? האם יש פלנטה 9 שם בחוץ?
מחוץ למרחב הקפוא של המערכת שלנו, ישנם גופים בנתיבי מסלול שאינם הגיוניים מבחינת מערכת השמש שמונה כוכבי הלכת שלנו. נראה שיש שם גוף שלא נחשף, מסיבי פי כמה וכמה מכדור הארץ, מעצב את מסלוליהם של כמה אובייקטים של חגורת קויפר (KBO), ומניע את האסטרונומים להסתכל עמוק יותר ויותר לעומק הקצוות של המערכת שלנו.
מה שהם מחפשים הוא הכוכב התשיעי המסתורי, והלא מוכח עד כה.
הניסיון להבין את מערכת השמש שלנו הוא אחד ממשימותינו העתיקות ביותר, ואף על פי שקטלוג האובייקטים שלנו במערכת השמש הפנימית הוא די מקיף, הידע שלנו על המערכת החיצונית אינו אלא שלם. עבור אסטרונומים, התבוננות בפרטי המערכת החיצונית היא עדיין מרתיעה. אבל הם ממשיכים לעבוד בזה. וככל שהם צופים בהתנהגותם של חפצים מרוחקים בחגורת קויפר, כך הם מגלים עדויות רבות יותר לכוכב 9.
"הבנת האדריכלות רחבת היקף של מערכת השמש מגלמת את אחד העיסוקים העתיקים ביותר של האנושות והיא בין האתגרים הגדולים של מדעי הטבע."
מתוך העיתון "ההיפותזה של הכוכב תשע" מאת Batygin et. al. 2019.
סיפור הכוכבים 9
סיפורו של כוכב לכת 9 החל ברצינות בתחילת 2016, כאשר האסטרונומים מייק בראון וקונסטנטין בטיגין פרסמו מאמר בשם "הוכחות לכוכב ענק מרוחק במערכת השמש." (היו דיבורים על כוכבי לכת אחרים שלא התגלו לפני כן, אבל זה היה בעיקר רק פטפוט מחטיבת נייר הבד, בנוגע ל"ניבירו "או" כוכב לכת X. "אבל ככל שפחות אמרו על כך, כן ייטב.)
במאמרם משנת 2016 הראו Batygin and Brown שיש קבוצות של KBOs שהמסלול שלהם מעוצב בצורה כזו שרק נוכחות של כוכב לכת אחר יכולה להסביר אותם: כוכב 9. בעוד מסלולם של מרבית KBOs מראה הוכחות ברורות לכך שרועים אותם. נפטון, מספר משמעותי של קבצי KBO רחוקים במיוחד לא. נראה כי מסלוליהם מיושרים בנקודה מרוחקת.
במאמר זה מתייחס המחברים לאי-התאמה זו באומרו, "אנו מוצאים כי ניתן לקיים את יישור האורביטל שנצפה על ידי כוכב לכת אקסצנטרי מרוחק עם מסה העולה על ~ 10 מסות אדמה, אשר מסלולו נמצא באותו מישור כמו זה של קויפר הרחוק חפצי חגורה ... "
העיתון שלהם התבסס בחלקו על נוכחותה של סדנה, כוכב לכת מינורי שנמצא לראשונה בשנת 2003. זהו אפליון, או המרוחק ביותר מהשמש, היה מעל 900 יחידות אסטרונומיות (AU.) באותה תקופה, סדנה הייתה האובייקט הקר והמרוחק ביותר שידענו עליהם במערכת השמש. מסלולו המוארך ביותר של סדנה הוסבר לראשונה כתוצאה מההשפעה הכבדית של נפטון. הבעיה היא שהיא אף פעם לא מתקרבת מספיק לנפטון.
אבל סדנה הייתה רק ההתחלה. זהו אחד מקבוצה של חפצים שנקראים אובייקטים טרנס-נפטוניים (eTNOs). בסופו של דבר, יותר מהאובייקטים הרחוקים הללו התגלו.
"ביידן", או סמנכ"ל 113 של שנת 2012, התגלה בשנת 2012. "גובלין", או 2015 TG 387, התגלה בשנת 2015. ואז בשנת 2018 גילו אסטרונומים את "FarOut", או 2018 VG18. כל אחד מהאובייקטים הללו נמצא רחוק יותר ויותר.
לאחרונה, רק לפני מספר ימים, אסטרונומים גילו את מה שהם מכנים בבדיחה כ- FarFarOut. לא ידוע עדיין הרבה על כוכב לכת זה, אך הוא האובייקט הרחוק ביותר שטרם התגלה במערכת השמש שלנו.
כיצד הם מוצאים הוכחות לכוכב 9
רבים מהגופות המרוחקות המצביעות על קיומו של כוכב לכת 9 נמצאו בעוד צוות של אסטרונומים בהנהגת ד"ר סקוט שפרד ממכון קרנגי למדע למעשה חיפש את כוכב לכת 9. כמובן, הם לא מצאו את הכוכב ההיפותטי ובכל זאת, אך הם ממשיכים למצוא עדויות נוספות.
חפצים אלה קלושים ביותר וקשים לגילוי. העבודה על מציאתם נעשית ברובה על ידי מחשבים. טלסקופים עוצמתיים מכוונים לחלקי השמים לפרקי זמן, וחשיפות נלקחות בפרקי זמן של מספר דקות. אך פעולה זו מייצרת כמות עצומה של נתונים; הרבה יותר מדי מכדי שאסטרונומים יבצעו דרך.
במקום זאת, המחשבים שלה שעושים חלק ניכר מהעבודה השגרתית. האסטרונומים משתמשים באלגוריתמים כדי לאפשר למחשב לחפש עצמים נעים על רקע הכוכבים, וכשהמחשב מוצא אחד מהם הוא מסמן אותו. ואז, האסטרונומים מסתכלים על הבדיקה אם המחשב צודק. לאחר מכן הם מבצעים תצפיות מעקב כדי לאשר את הממצאים.
עדויות חדשות לכוכב 9
"החיפוש אחר Planet Nine כבר בעיצומו, וסביר להניח שאם Planet Nine - כפי שנחזה כאן - הוא יתגלה בעשור הקרוב."
מתוך "השערת הכוכב 9", בטיגין, בראון, אדמס ובקר, 2019.
כעת שני מחקרים חדשים מעניקים לנו עדויות חדשות בתמיכה בכוכב 9.
הראשון נקרא "אשכול אורביטל במערכת השמש הרחוקה" מאת קונסטנטין בטיגין ומייקל בראון, צמד האסטרונומים שהציעו בתחילה את קיומו של כוכב לכת 9. השני הוא "השערת הכוכב 9" גם על ידי בטיגין ובראון, עם פרד אדמס וג'ולייט בקר, שניהם מאוניברסיטת מישיגן.
במאמר הראשון "אשכול אורביטאלי במערכת השמש הרחוקה" זורקים המחברים את הכפפה. הם גורמים למקרה שיש או שישנו כוכב לכת 9 שעוסק במסלולי חפצים רחוקים, או שיש הטיה תצפיתית בעבודה. הם התכוונו להבין אילו הטיות תצפיות עשויות להיות במשחק, ואז התכוונו לכמת אותם בקפדנות.
כאמור, החפצים הרחוקים המרמזים על כוכב לכת 9 חולקים מאפיינים מסלוליים משותפים. על זה כל העניין של כוכב לכת 9. ליתר דיוק, perihelions האורך שלהם הם מקובצים, ומה שנקרא תנוחות העמוד האורביטאלי שלהם גם הם מקובצים. בעיתון מסכמים המחברים כי מדובר בסיכוי של 0.2% בלבד שזה אקראי. כמו שאומרים במאמרם, "... עכשיו קשה להוזיל את המשמעות הסטטיסטית של אשכול זה."
המסמך השני המספק עדויות חדשות לכוכב 9 נקרא בפשטות "השערת הכוכב 9".
במאמר זה שוב טוענים המחברים כי למרות שחלק ניכר מההתנהגות מסלולית של אובייקטים של חגורת קויפר רחוקה ניתנת להסבר וניתן לחיזוי מבחינת מערכת השמש שמונה כוכבי הלכת שלנו, חלקם פשוט אינם. באופן ספציפי, הם מצביעים על "התערבות פיזית נצפתה של מסלולי מסלול עם צירים חצי-גדולים מעל? 250AU, ניתוק של perihelia של חפצים חגורת Kuiper מובחרים מנפטון, כמו גם המוצא הדינאמי של מסלול מוטה מאוד / רטרו-דרגי לאורך תקופה ארוכה. " על קצה המזלג, הדברים פשוט לא הגיוניים שם אם נגביל את עצמנו למערכת השמש שמונה כוכבי הלכת שלנו כדי להסביר אותם.
במבוא הם מזכירים לנו שרק בעשורים האחרונים התחלנו למצוא את כל הגופים הקטנים יותר בפאתי מערכת השמש. כמו שאומרים בעיתון, "... רבע המאה החולפת הייתה עדה לגילוי ואפיון של אוסף מגוון של חפצים קטנים וקפואים השוכנים בגבהים החיצוניים של מערכת השמש שלנו ..." ובזמן שרוב הגופים תואמים את השפעתם של נפטון ושל כוכבי לכת אחרים, חלקם לא.
עם זאת, "החברים הקיצוניים ביותר באוכלוסייה זו מתחקים אחר מסלולים מוארכים מאוד עם תקופות שנמדדו באלפי שנים, ומציגים מספר תבניות מסלוליות סקרניות", אומרים המחברים. שוב, כך מכנים המחברים "יישור בולט" של מסלוליהם האקסצנטריים, הטיה משותפת של מטוסי המסלול ו"ריחוקי perihelion המשתרעים הרבה מעבר לטווח הכבידה של נפטון ", הדורש הסבר.
שיטה זו להסיק את קיומו של כוכב לכת על ידי השפעתו הכבדית על גופים אחרים, לפני התבוננות בכוכב הלכת עצמו, נוסתה בעבר. היא הצליחה לגלות את נפטון, אך נכשלה כאשר ניבאה את קיומו של כוכב מוצע אחר בשם נמסיס.
אז מה יש שם שמתח את החפצים האלה לפריחולות כה רחוקות? הם אומרים שרק כוכב לכת רחוק ומסיבי למדי יכול להסביר את כל זה: כוכב 9. חלק גדול מהמאמר מסביר כיצד התגלה נפטון על ידי התבוננות בתנועותיהם של גופים אחרים, תוך הקבלה להשערה של כוכב 9. הם גם עוברים על כמה הצעות קודמות של אסטרונומים אחרים לפיהם כוכב לכת אחר עשוי להסתובב שלא התגלה במערכת השמש, ועיצוב מסלולי KBOs.
עם כל מאמר, ועם כל גילוי חדש של KBO רחוק עם מאפיינים מסלוליים מוזרים, המקרה לכוכב 9 מתחזק. אבל התבוננות ישירה היא עדיין תקן הזהב, ועד כה, חמק מאיתנו. אבל אולי לא עוד הרבה זמן.
בסיכום "השערת הכוכב 9" אומרים המחברים, "החיפוש אחר כוכב לכת תשע כבר בעיצומו, וסביר להניח שאם כוכב לכת תשע - כפי שנחזה כאן - יתגלה במהלך העשור הקרוב. "
יכול להיות שיש הסבר נוסף למסלוליהם של הגופים הרחוקים האלה שאינם מצריכים כוכב לכת 9. מסמך שפורסם בינואר 2019 בשם "רועה בדיסק כובש עצמי של חפצים טרנס-נפטוניים" הציע כי גוש של גופות קרחניות יחדיו עלול לגרום למסלולי הקפה המוזרים של העולמות הרחוקים האלה, וכי אין צורך בכוכב ט 'כדי להסביר אותם.
מציאת כוכב לכת 9 תהיה ניצחון חשוב לאסטרונומים. קצב הגילוי של חפצים חדשים בחגורת קויפר הולך ומתעצם. כאשר הטלסקופים החדשים והטובים יותר נכנסים לרשת, ועם פיתוח מחשבים ואלגוריתמים משופרים, זה יתקשה יותר ויותר עבור כל כוכב לכת, במיוחד כזה שעשוי להיות פי עשרה ממסת כדור הארץ, להסתיר.
מקורות:
- עבודת מחקר: אשכול אורביטאלי במערכת השמש הרחוקה
- עבודת מחקר: ההיפותזה של כדור הארץ
- נייר מחקר: הוכחה לפלנטת ענק ענקית במערכת הסולרית
- הודעה לעיתונות: תמיכה נוספת בכוכב הלכת תשע
- עבודת מחקר: רפרוף בדיסק קדימה של מטרות טרנס-נפטוניות
- הודעה לעיתונות: חוקרי קלטק מוצאים הוכחות לכוכב תשיעי אמיתי
