Den nionde planeten

Tjaa… Det är mycket nu! Detta till trots vore det väl synd att inte ens kommentera detta potentiella fynd! Så, “here goes!”.

Flera år av mätdata och beräkningar har nu lett till slutsatsen att det kan finnas en nionde planet långt utanför Neptunus bana. Planeten i fråga kan ligga långt ut i solsystemets ytterkanter och vara någon form av gasplanet lite mindre än Uranus och Neptunus. Så, hur vet man det?

Låt oss börja från början! Solsystemet är uppdelat i ett anat regioner. Dessa är långt ifrån absoluta, men går ändå att beskriva ungefär såhär: Huvuddelen av solsystemet består av en stjärna med (idag) åtta kända planeter i relativt välordnade banor.

Stjärnan (Solen) värmer solsystemet på ett sådant sätt att alla gaser och iser lämnat det inre solsystemet och avdunstat ut i rymden. (Förutom på de himlakroppar som är stora nog att med sin gravitation hålla kvar gaserna.) De större himlakropparna här kallas för stenplaneter.

Utanför denna “heta” zoon finns ett svalare område där stora gasplaneter rör sig i ganska cirkulära banor. I och med Solens mindre påverkan i detta område har dessa planeter kunnat växa till sig (när solsystemet var umgt) till rejäla planeter. De steniga/isiga tidiga planeterna i detta område har dragit till sig gas i en sådan mängd att vi idag kallar dem för gasplaneter, då gasen idag dominerar.

I gasplaneternas område har också en stor del iser samlats till det vi kallar kometer. Dessa kometer har till stor del skingrats och genom gasplaneternas gravitation kastats runt i Solsystemet. De som idag fins kvar är antingen de som ligger i gynsamma banor i gasplaneternas närområde, samt de som kastats utåt ut ur det “inre solsystemet”. De som kastats inåt har huvudsakligen lösts upp av värmen eller landat på de inre planeterna. (De som skulle ja landat på Solen har förstås lösts upp.)

De kometer och/eller Kuiperbältesobjekt som ligger utanför Neptunus bana ligger till stora delar i det vi kallar Kuiperbältet. En skiva lik asteroidbältet fat längre ut och mera utspridd. Bland de mer avlägsna av dessa objekt har man under en längre tid hittat vissa mönster. Mönster som under normala omständigheter inte borde uppstå. De är till och med så specifika att man, om man räknar på det, kommer fram till att chansen att de skulle ligga på just det viset av slump är c:a 0,007%. I alla fall om vi skall tro författarna av originalrapporten, Konstantin Batygin and Michael E. Brown.

Fördelningen i denna del av Kuiperbältet, kallad den utspridda disken (scattered disc) är samlad i grupperingar på ett sätt som är uppseendeväckande. De har till exempel sina Perihelion (närmsta lägen till Solen) inom ett relativt litet område och inte längs hela varvet som man först skulle ha gissat. Inte bara det, förvånansvärt många av objekten tycks finnas i samma område av banan. För att detta skall kunna hända behövs en ansenlig mängd tur eller vad man kallar ett dynamiskt ursprung. Det senare innebär att någon form av gravitationell effekt från en större himlakropp behövs för att orsaka detta, berättar de i sin rapport.

Objektet som krävs är en kropp med en massa av minst 10 jordmassor. Det är alltså en rejäl himlakropp vi talar om. Den skulle i så fall väga 10 gånger så mycket som jorden eller 1/30 av Jupiters massa. Den skulle ha samma plan som huvuddelen av de hittills upptäckta kuiperbältesobjekten, men ligga ur fas med 180 grader, d.v.s. mitt emot de flesta av dem. En sådan störningskälla skulle också förklara de objekt vars bana lutar 60 – 150 grader utan tidigare tillfredsställande förklaring.

Den nyliga upptäckten av  2012VP113, ännu en Sedna-lik himlakropp, väckte frågan till liv hos bl.a. Trujillo och Sheppard 2014… Ett flertal Kuiperbältesobjekt tycks ha liknande banor. Visserligen kommer vi som resultat av dagens forskning att: 1. Finna fe flesta objekten närmast ekliptikan för att a. det är där de flesta objekt finns och b. just därför är där de flesta forskare som vill finna något letar. 2. Finna de flesta objekt närmast sitt perihelion-läge, eftersom de är ljusstarkast för oss när de är närmast Solen. Men, de flesta av dessa objekt tycks gå att finna i ungefär samma område. Dessutom tycks de flesta vara på väg från söder till norr.

Den här typen av samling av större objekt är mycket förvånande eftersom de fyra gasjättarnas respektive påverkan borde störa ut varandra till ett tydligt slumpartat mönster. Åtminstone över fler miljarder års tid.

En av de första förklaringar man försökte sig på involverade en planet med en massa kring fem jordmassor och liggandes på en ganska cirkulär bana på 210 astronomiska enheters håll. (1 AE = 150 miljoner km, eller avståndet mellan Solen och Jorden.) Det hela skulle kunna fungera men då borde objekten finnas i det läge de har idag, samt, ungefär lika många på andra sidan Solen 180 grader ifrån. Nu finns ju bara den ena uppsättningen och man fick arbeta vidare med ännu en hypotes… Vad skulle hända om en närbelägen stjärna passerade lite för nära? Jo, det skulle hjälpa, men det skulle också visa sig i de inre planeternas banor och detta är inget vi kunnat finna.

Flera likartade hypoteser har föreslagits och testats genom beräkningar med olika datormodeller, men alla tycks ha svårt att förklara denna tydliga förskjutning från det vi borde se. Kvar finns nu denna modell som teamet presenterat.

Men, om de nu vet var denna himlakropp ungefärligen borde ligga. Varför letar de inte där?! Nåja… Som de själva säger. De har föreslagit en lösning på problemet, men de har varken tiden eller utrustningen för att göra ett seriöst sökande efter denna kropp. De har således inte för avsikt att söka efter den ensamma. Visst skulle det vara kul att finna den, men det är nästan lika roligt att vara de som har gett ledtrådarna till den som funnit den.

 

And it’s really far away. Simulations suggest that the planet’s closest approach to the sun would be roughly 200 to 300 times farther out than Earth’s. Its most distant point? That’s way out in the hinterlands, between 600 and 1,200 times farther than Earth.

“This thing is on an exceptionally frigid, long-period orbit, and probably takes on the order of 20,000 years to make one full revolution around the sun,” says Caltech’sKonstantin Batygin, who is one half of theplanet-sleuthing team..

Predicting Planet Nine

Batygin and his Caltech colleague Mike Brown didnt set out to findevidence for a new planetary neighbor—that happened by accident. In 2014, a different team had discovered an object called 2012VP113. Known colloquially as “Biden,” the new world’s orbit was enigmatic and similar to that of Sedna, another world discovered beyond Pluto.

Both Sedna and Biden took somewhat cattywampus paths around the sun, suggesting to scientists that a distant object’s gravity might be sculpting their peculiar orbits, as well as those of a handful of other distant worlds.

A planet 10 times as massive as Earth, called Planet Nine in the diagram (and informally “George,” “Jehoshaphat,” and “Planet of the Apes” by scientists) explains the paths of six distant objects in the solar system with mysterious orbits (magenta).
COURTESY OF CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Brown and Batygin took a close look at six of these worlds and determined that their orbits clustered in a way that could not occur simply by chance. (“That probability clocks in at a whopping 0.007 percent,” Batygin says.) Then they simulated the outer solar system and tried to figure out how to generate the observed patterns.

Soon, Batygin and Brown could rule out gravitational effects intrinsic to the Kuiper Belt itself, meaning that they were looking for a single, cosmic sculptor.

They added a ninth large planet to the fray, and tweaked its orbit and mass. A ten-Earth-mass planet on an egg-shaped orbit easily explained mysterious features of Sedna’s and Biden’s orbits, as well as the paths taken by other extreme Kuiper Belt worlds.

It also explained a bizarre population of worlds that orbit the sun perpendicularly to the plane of the solar system. “We sort of stopped laughing at our own calculations at that point,” Batygin says.

He and Brown suspect the planet formed much closer to the sun and was launched outward when the solar system was very young. Back then, he says, the sun was still snuggled into its native stellar cluster, and the surrounding stars would have helped corral the flying planet and kept it from escaping the clutches of the sun’s gravity. It’s a compelling tale, but not everyone is convinced it’s likely.

“I tend to be very suspicious of claims of an extra planet in the solar system,” says Hal Levison of the Southwest Research Institute. “I have seen many, many such claims in my career and all of them have been wrong.”

Finding Planet Nine

If this ninth large planet is out there, it’s so distant and so dim that it isn’t surprising the world hasn’t been detected yet. “This thing will be faint. Like, crazy faint,” says Laughlin, who calculated that Pluto could be as much as 10,000 times brighter than the new planet.

At such extreme distances, even a relatively large planet wouldn’t have a heat signature detectable by current surveys, and it wouldn’t reflect much sunlight. That means astronomers searching for it not only need to use incredibly powerful telescopes, they need to know where to look. In other words, it’s like looking for a single, moving speck of light in a vast and nearly impenetrable sea of stars.

Scientists showed that Planet Nine not only explains the orbits of extreme Kuiper Belt Objects (purple), but five enigmatic objects that orbit perpendicularly to the plane of the solar system (blue).
COURTESY OF CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

We don’t know exactly where it is, or else we’d just point the telescope at it tomorrow and it would be right there. But the sky is really big and this thing might be pretty faint, depending on how far out it is,” says Chad Trujillo of the Gemini Observatory in Hawaii, who discovered Biden.

But that doesn’t mean scientists won’t try. Among others, the Subaru telescope in Hawaii is up to the task, and Batygin and Brown are already on the hunt. Trujillo says he and his colleagues plan to begin searching along the predicted orbit next month.

The Original Planet X

It’s not the first time scientists have suggested the presence of a large, faraway planet. Indeed, such predictions stretch back more than a century, though none has ever turned out to be right.

Perhaps the best known was that of Percival Lowell, who insisted that a world he called Planet X was waiting to be discovered beyond the orbit of Neptune. Lowell’s convictions triggered a decades-long race to find Planet X, and resulted in the discovery of Pluto in 1930.

But Pluto was too small to explain what Lowell believed were telltale oddities in the orbits of Uranus and Neptune; those turned out to be the result of inaccurate measurements, rather than the invisible tugs of a ninth large world. In the intervening 86 years, many more such predictions have been made. And failed.

Perhaps this one won’t fade into the cosmos.

“I consider that the Batygin and Brown paper is the first to convincingly show the existence of this planet and constrain fairly well its orbit,” saysAlessandro Morbidelli of the Observatoire de la Cote d’ Azur. “It’s a very solid argument.”

Follow Nadia Drake on Twitter and Google+.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>