Is er wel of geen Planet 9? Is er een planeet ver weg aan de rand van ons zonnestelsel, met voldoende massa om de bewegingen van verre objecten te verklaren? Of is een schijf van ijzig materiaal verantwoordelijk? Er is nog geen direct bewijs van een echte planeet 9, maar iets met voldoende massa beïnvloedt de banen van verre objecten van het zonnestelsel.
Een nieuwe studie suggereert dat een schijf van ijzig materiaal de vreemde bewegingen van buitenste objecten van het zonnestelsel veroorzaakt, en dat we geen andere planeet hoeven uit te vinden om die bewegingen te verklaren. De studie komt uit
Professor Jihad Touma, van de American University of Beirut, en
Antranik Sefilian, een promovendus aan de afdeling Toegepaste Wiskunde en Theoretische Fysica van Cambridge. Hun resultaten worden gepubliceerd in het Astronomical Journal.
Het idee van een andere planeet in de verste uithoeken van ons zonnestelsel is aantrekkelijk. Het geeft de avonturier in ons allemaal energie. En voor de astronoom of astronomen die het eindelijk kunnen ontdekken, zou het een bekroning zijn. Wie zou niet bekend willen staan als de ontdekker van een geheel nieuwe planeet, hier in ons eigen zonnestelsel? Het is veel spannender dan de persoon te zijn die eindelijk de massa van een schijf met ijzig materiaal heeft bevestigd.
Nu astronomen beter zijn geworden in het bestuderen en begrijpen van het verre zonnestelsel, hebben ze steeds meer objecten gevonden. In de afgelopen 15 jaar hebben astronomen ongeveer 30 transneptunale objecten (TNO's) ontdekt die zich in zeer elliptische banen bevinden. De meest recente was "The Goblin", een lichaam met een baan die hem tot 2300 AUs van de zon brengt.
Aangezien deze lichamen geen gravitatie-interactie hebben met de andere planeten in het zonnestelsel, moet er een andere massa massa zijn die hun banen vormt. En hoewel de verklaring van Planet 9 in de loop der jaren stoom heeft gekregen, is er geen direct bewijs dat een planeet verantwoordelijk is voor het vormgeven van deze vreemde banen.
"De hypothese van Planet Nine is fascinerend, maar als de veronderstelde negende planeet bestaat, heeft deze tot nu toe detectie voorkomen."
Studeer co-auteur Antranik Sefilian, PhD-student aan de afdeling Toegepaste Wiskunde en Theoretische Fysica van Cambridge.
De nieuwe studie stelt voor dat een schijf van ijzig materiaal verantwoordelijk is voor de zeer elliptische banen van verre objecten. Het is niet de eerste theorie die dit suggereert, maar het is de eerste die de geobserveerde banen kan verklaren, terwijl ze tegelijkertijd de massa en zwaartekracht van de andere acht planeten in ons zonnestelsel verklaart.
De 30 TNO's die deze zeer elliptische banen afleggen, maken deel uit van een grotere groep TNO's en objecten die de Kuipergordel vormen. De Kuipergordel bestaat uit materiaal dat overblijft na de vorming van het zonnestelsel. De meeste van deze objecten reizen bijna cirkelvormige paden rond de zon. Maar de 30 die niet in bijna cirkelvormige banen reizen, hebben een andere ruimtelijke oriëntatie en dat vereist een verklaring.
De meest besproken verklaring is Planet Nine. Planet Nine zou ongeveer 10 keer zo zwaar moeten zijn als de aarde. Deze planeet, daar verborgen in de schemerige uithoeken van het zonnestelsel, zou deze 30 lichamen in hun ongewone banen leiden.
Het probleem is dat niemand het Planet Nine tot nu toe heeft ontdekt en het is alleen bekend door het waargenomen effect.
"De hypothese van Planet Nine is fascinerend, maar als de veronderstelde negende planeet bestaat, is detectie tot nu toe vermeden", zegt co-auteur Antranik Sefilian, een promovendus aan Cambridge's afdeling voor toegepaste wiskunde en theoretische natuurkunde. “We wilden kijken of er een andere, minder dramatische en misschien meer natuurlijke oorzaak zou kunnen zijn voor de ongebruikelijke banen die we bij sommige TNO's zien. We dachten, in plaats van rekening te houden met een negende planeet, en ons dan zorgen te maken over de vorming en ongebruikelijke baan ervan, waarom zouden we niet gewoon de zwaartekracht verklaren van kleine objecten die een schijf vormen buiten de baan van Neptunus en kijken wat het voor ons doet? '
De nieuwe studie is gebaseerd op gedetailleerde modellering van het zonnestelsel en ook op waarnemingen van andere zonnestelsels.
Touma en Sefilian hebben de volledige ruimtelijke dynamiek van TNO's gemodelleerd met de gecombineerde actie van de gigantische buitenplaneten en een enorme, uitgebreide schijf van materiaal voorbij Neptunus. Ze berekenden een model dat de sterk elliptische, ruimtelijk geclusterde banen van de 30 TNO's kan verklaren. Ze identificeerden ook massabereiken en vormen voor de ijzige schijf van materiaal. Verder waren ze in staat om geleidelijke verschuivingen in de oriëntaties (of precessiepercentage) te forceren, die de uitschieter van TNO getrouw reproduceerden.
"Als je planeet negen uit het model verwijdert en in plaats daarvan veel kleine objecten over een groot gebied verspreidt, kunnen collectieve attracties tussen die objecten net zo goed de excentrieke banen verklaren die we in sommige TNO's zien", zegt Sefilian, die een Gates Cambridge Scholar en lid van Darwin College.
Dus zaak gesloten? Niet helemaal.
"Hoewel we geen direct waarnemingsbewijs voor de schijf hebben, hebben we het ook niet voor Planet Nine, daarom onderzoeken we andere mogelijkheden."
Antranik Sefilian
Het is een beetje gemakkelijk om een andere onontdekte planeet met precies de juiste massa voor te stellen om deze waargenomen banen uit te leggen. Maar tot nu toe heeft zo'n planeet detectie voorkomen. Maar in zekere zin lijdt de schijf van de ijzige materiaaltheorie aan hetzelfde. Het is gemakkelijk genoeg om het voor te stellen, en het bouwen van een succesvol wiskundig model dat de theorie van de ijzige schijf ondersteunt, bewijst tenminste dat het mogelijk is, maar het is nog niet ontdekt.
Eerdere pogingen om de massa ijzige objecten voorbij Neptunus te schatten, hebben in feite maar ongeveer een tiende van de massa van de aarde opgeleverd, lang niet genoeg om deze vreemde cluster van banen te verklaren. Het model van de twee wetenschappers achter deze nieuwe studie vereist tien keer meer massa dan dat.
Dit is waar de observatie van andere zonnestelsels in het spel komt.
"Het probleem is dat wanneer je de schijf vanuit het systeem observeert, het bijna onmogelijk is om het hele ding in één keer te zien."
Antranik Sefilian.
"Bij het observeren van andere systemen bestuderen we vaak de schijf die de gastster omringt om de eigenschappen van planeten in een baan eromheen af te leiden", zei Sefilian. "Het probleem is dat wanneer je de schijf vanuit het systeem observeert, het bijna onmogelijk is om alles in één keer te zien. Hoewel we geen direct observationeel bewijs voor de schijf hebben, hebben we het ook niet voor Planet Nine, daarom onderzoeken we andere mogelijkheden. Desalniettemin is het interessant op te merken dat waarnemingen van Kuipergordel-analogen rond andere sterren, evenals modellen voor planeetvorming, enorme overblijfselen van puin onthullen. ”
Andere zonnestelsels hebben een schijf van ijzig materiaal overgehouden uit hun vorming, met voldoende massa om rekening te houden met de zeer elliptische banen van objecten aan de rand van de systemen. Zou hetzelfde kunnen gelden in ons zonnestelsel? Zou er zowel een schijf van ijzig materiaal als een planeet 9 kunnen zijn?
Sefilian denkt van wel. "Het is ook mogelijk dat beide dingen waar zijn - er kan een enorme schijf en een negende planeet zijn. Met de ontdekking van elke nieuwe TNO verzamelen we meer bewijs dat hun gedrag zou kunnen verklaren. ”
De heen-en-weer-beweging van wetenschappers die bewijzen proberen te ontdekken, soms eens en soms heftig oneens, is te zien in deze uitgave.
De studie, met name de inleiding en conclusie, presenteert en citeert andere studies die deze zowel ondersteunen als oneens zijn. We bevinden ons nog in de begindagen van het tot in detail begrijpen van het verre zonnestelsel. Nu de komende jaren krachtigere telescopen online komen en met krachtigere computers en verbeterde observatiemethoden, is het slechts een kwestie van tijd voordat de vreemde banen van deze verre lichamen eindelijk worden uitgelegd.
Bronnen:
- Onderzoeksartikel: HERDEREN IN EEN ZELFVERZWARENDE SCHIJF VAN TRANS-NEPTUNISCHE OBJECTEN
- Persbericht: Mystery banen in de buitenste regionen van het zonnestelsel niet veroorzaakt door 'Planet Nine', zeggen onderzoekers
- Space Magazine artikel: Nieuwe dwergplaneet gevonden in de buitenwijken van het zonnestelsel, waardoor astronomen meer munitie krijgen om te zoeken naar bewijs van planeet 9
- Persbericht Caltech: Caltech-onderzoekers vinden bewijs van een echte negende planeet
- Onderzoekspaper: BEWIJS VOOR EEN AFSTANDSREISPLANET IN HET ZONNE-SYSTEEM
