Het mogelijke bestaan van de negende planeet van het zonnestelsel werd in januari 2016 bekend. Planeet X wordt geassocieerd met de kanteling van de rotatieas van de zon, de vernietiging van het planetaire systeem en het optreden van rampen op aarde. Tegelijkertijd zijn wetenschappers gevorderd in het begrijpen van de rol van dit hemellichaam in het zonnestelsel, de interne structuur gemodelleerd en hypothesen voorgesteld die de oorsprong van planeet X verklaren. "Lenta.ru" vertelt over het laatste onderzoek.
De mogelijke ontdekking van planeet X buiten de baan van Pluto werd gerapporteerd door astronomen Mike Brown en Konstantin Batygin van het California Institute of Technology in Pasadena (VS). De vermoedelijke negende planeet van het zonnestelsel is ongeveer tien keer zwaarder dan de aarde en draait rond de ster in een langwerpige baan (en in een vlak dat hellend is ten opzichte van de baan van de aarde) met een periode van 15 duizend jaar. Qua fysische en chemische eigenschappen lijkt het op de ijsreuzen Uranus en Neptunus. Zoals Brown en Batygin geloven, werd dit ruimtevoorwerp 4,5 miljard jaar geleden uit de protoplanetaire schijf nabij de zon geslagen.
De dichtstbijzijnde afstand ervan tot de zon is 200 astronomische eenheden (dit is zeven keer meer dan van de zon tot Neptunus). De maximale afstand van planeet X wordt geschat op 600-1200 astronomische eenheden, die zijn baan buiten de Kuipergordel plaatst, waarin Pluto zich bevindt. Brown en Batygin schatten de foutkans op 0,007 procent. Wetenschappers ontdekten de nieuwe planeet door de zwaartekrachtverstoring te analyseren die deze uitoefent op andere hemellichamen.
Natuurkunde en scheikunde
Astronomen Esther Linder en Christoph Mordasini van de Universiteit van Bern (Zwitserland) kwamen tot de volgende conclusies over de fysisch-chemische eigenschappen van dit hemellichaam. De straal is 3,7 keer die van de aarde. De temperatuur van de atmosfeer, bestaande uit waterstof en helium, is min 226 graden Celsius. Onder de gasomhulling bevindt zich een laag waterijs met een temperatuur van minus 63 graden Celsius. Nog dieper - een dunne laag silicaatmantel, waaronder een ijzeren kern verborgen is. De temperatuur wordt geschat op 3,4 duizend graden Celsius. Volgens astronomen zendt planeet X ongeveer duizend keer meer energie uit dan het absorbeert en koelt het geleidelijk af. Wetenschappers geloven dat Planet X een kleinere kopie is van de gasreuzen Uranus en Neptunus.
Mogelijke structuur van Planet X
Promotie video:
Afbeelding: Esther Linder, Christoph Mordasini, Universität Bern
Collega's van Amerikaanse astronomen geloven dat de kleur van Planeet X donkerblauw is, donkerder dan Neptunus, dat een donkerblauwe tint heeft in het optische bereik, en Uranus met zijn lichtblauwe gasomhulling. Omdat de temperaturen op Planeet X extreem laag zijn, is er praktisch geen methaangas in de atmosfeer, in tegenstelling tot de gasomhulling van Neptunus. Deze verbinding condenseert volgens wetenschappers en bevindt zich aan de voet van de atmosfeer van de planeet of zijn wolken.
Bezoekende gast
Als Brown en Batygin geloven dat planeet X uit een protoplanetaire schijf in de buurt van de zon is geslagen, dan denken hun collega's uit Zweden en Frankrijk daar anders over: een hemellichaam zou een exoplaneet kunnen zijn die de zon heeft gevangen vanaf een nabije ster. In hun werk beschouwden de wetenschappers een scenario volgens welke planeet X door de zon werd gevangen vanaf een andere ster in zijn geboortecluster. De zon bevond zich in een groep van enkele duizenden jonge sterren, en planeten bewogen zich ertussen met lage snelheden (ongeveer een kilometer per seconde).
Orbit of Planet X (geel gemarkeerd)
Afbeelding: Caltech / R. Hurt (IPAC)
Dit vereist de gelijktijdige vervulling van drie voorwaarden. Ten eerste zou de verovering van planeet X door de zon hebben plaatsgevonden op een afstand van ongeveer 150 astronomische eenheden ervan (om verstoringen van de Kuipergordel te voorkomen). Ten tweede moest de exoplaneet rond een andere ster in een cluster op grote afstand ervan draaien (vanaf honderd astronomische eenheden). Hierdoor zou de zon de impact van zijn eerste ster op planeet X kunnen overwinnen. De derde voorwaarde is dat het na de verovering van de exoplaneet door de zon mogelijk is om de huidige dynamische configuratie van het zonnestelsel te reproduceren. In de modellering die is uitgevoerd in het kader van het N-lichamenprobleem, hebben astronomen aangetoond dat aan alle drie voorwaarden kan worden voldaan.
Astronomen geloven dat de clusterfase ongeveer honderd miljoen jaar duurt, en dit is voldoende voor de verdeling van massieve en verre planeten (zoals Neptunus) over de zwaarste sterren. Evenzo kun je de aard verklaren van veel trans-Neptuniaanse objecten in de Kuipergordel - objecten die zich op een afstand van 30 tot 55 astronomische eenheden van de zon bevinden.
Opruimen
Planeet X is volgens Spaanse en Britse astronomen in staat de banen van hemellichamen in het zonnestelsel te verstoren en eruit te werpen. Wetenschappers analyseerden de invloed van planeet X op de beweging van zes extreme objecten buiten de baan van Neptunus, waarvan de semi-hoofdas groter is dan 150 astronomische eenheden en het perihelium 30 astronomische eenheden.
Simulaties hebben aangetoond dat de banen van de dwergplaneet Sedna en kandidaat 2012 VP113 stabiel zullen blijven gedurende de komende honderden miljoen jaar. Aan de andere kant zijn de banen van de trans-Neptuniaanse objecten 2004 VN112, 2007 TG422 en 2013 RF98 (deze hemellichamen bereiken een diameter van 100-300 kilometer) onstabiel en kunnen ze na enkele tientallen miljoenen jaren door Planeet X uit het zonnestelsel worden geworpen.
Ook verklaarde de invloed van planeet X, Franse en Braziliaanse astronomen de inclinatie van het Laplace-vlak van het zonnestelsel. Wetenschappers onderzochten de dynamiek van de vier reuzenplaneten - Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Elk van deze hemellichamen beïnvloedt de totale impulsmomentvector van het zonnestelsel, loodrecht op het Laplace-vlak. Astronomen hebben de impact van planeet X op de zon en reuzenplaneten bestudeerd. Het bleek dat dit effect de helling van zes graden tussen het Laplace-vlak en het vlak van de zonne-evenaar verklaart.
Het analytische model beschrijft de mate van kanteling afhankelijk van massa, excentriciteit (orbitale verlengingsparameter), semi-hoofdas van de baan van planeet X en kenmerken van reuzen. Een paar dagen voor de publicatie van deze ontdekking presenteerde astronoom Elizabeth Bailey soortgelijke conclusies in samenwerking met de ontdekkers van Planet X.
Sun motion model
Afbeelding: arXiv.org
Sommige wetenschappers hebben zich ook gewaagd aan meer gewaagde hypothesen. Astrofysici Daniel Whitmeier en John Mats uit de Verenigde Staten hebben Planet X de schuld gegeven van de massale uitsterving van dieren op aarde die elke 27 miljoen jaar plaatsvindt. De theorie is gebaseerd op het feit dat de baan van de rotatie van planeet X rond de zon langzaam kantelt en elke 27 miljoen jaar de Kuipergordel doorkruist (30 tot 55 AU van de zon verwijderd). Dit leidt tot zwaartekrachtstoringen, en Planeet X duwt kometen van de Kuipergordel naar het binnenste van het zonnestelsel. Ze bombarderen de planeten (inclusief de aarde). Als ze de zon naderen, vallen ze uiteen in fragmenten, waardoor het voor zonlicht moeilijk wordt om hemellichamen (inclusief de aarde) te bereiken.
Volgens wetenschappers is dit scenario het meest acceptabel voor een kosmische verklaring van het massaal uitsterven van dieren. Twee andere scenario's - de aanwezigheid van een tweede ster naast de zon en verticale oscillaties van de ster terwijl deze rond het centrum van de melkweg draait, zoals de auteurs opmerken, krijgen geen paleontologische bevestiging. Voor het eerst stelden Whitmeier en Mats hun hypothese voor in 1985. Hun onderzoek is gepubliceerd door Nature and Time (met foto op de omslag). Volgens de aanvankelijke hypothese van wetenschappers is planeet X één tot vijf keer zwaarder dan de aarde en honderd keer verder van de zon verwijderd.
Wat is het volgende
Astronomen Carlos en Raul de la Fuente Marcos geloven dat er niet één, maar twee super-aardes buiten Pluto's baan zijn. De beschikbare gegevens over de periheliumprecessie van Sedna, 148209, 2004 VN112, 2007 TG422, 2010 GB174, 2012 VP113 en 2013 RF98 zijn, volgens het werk van de auteurs, een goede verklaring als we uitgaan van de aanwezigheid van ten minste twee gigantische hemellichamen, waarvan er één mogelijk een planeet is. X. Sinds 2014 praten Carlos en Raul de la Fuente Marcos over de mogelijkheid van het bestaan buiten Pluto van twee super-aardes.
Alle conclusies over Planeet X zijn niet gebaseerd op directe waarnemingen, maar op de analyse van de impact ervan op andere hemellichamen en computersimulatiegegevens. Volgens astronomen zijn 20 dagen aan waarnemingen op de Japanse Subaru-sterrenwacht in Hawaï (VS) voldoende voor de directe ontdekking van planeet X. Wetenschappers hopen hiervoor bij de sterrenwacht tijd te reserveren. Dan, volgens Brown en Batygin, zal het bestaan van Planet X eindelijk worden bewezen.
Andrey Borisov