Eerder dit jaar meldden de media dat de Amerikaanse wetenschappers K. Batygin en M. Brown van het California Institute of Technology in Pasadena een nieuwe planeet in het zonnestelsel ontdekten. Het bevindt zich buiten Pluto en is qua grootte vergelijkbaar met Pluto.
Deze planeet draait rond de zon in een langwerpige baan met een frequentie van 15 duizend jaar. In zijn chemische samenstelling lijkt het sterk op Uranus en Neptunus. Volgens wetenschappers werd dit object ongeveer 4,5 miljard jaar geleden uit de protoplanetaire schijf bij de zon geslagen.
De dichtstbijzijnde afstand tussen deze planeet en de zon is ongeveer 200 astronomische eenheden. Wetenschappers schatten de maximale afstand op 600-1200 astronomische eenheden. Er kan dus worden aangenomen dat de baan van de planeet verder gaat dan de Kuipergordel, waar Pluto zich bevindt.
Het duurt vijf jaar om het bestaan van een nieuw hemellichaam te bevestigen, en in geval van een positief resultaat kan het ontdekte object de negende planeet van het zonnestelsel worden. Het moet gezegd worden dat er ook eerdere pogingen zijn ondernomen om naar Planeet X te zoeken, wat leidde tot de ontdekking van planeten als Neptunus (1864) en Pluto (1930).
Astronomen zijn momenteel aan het zoeken. Het punt is dat de exacte coördinaten van de nieuwe planeet niet zijn vastgesteld, wetenschappers hebben alleen aangegeven dat deel van de lucht waarin het zich kan bevinden.
Nadat in 2003 een ander trans-Neptuniaans object, Sedna, werd ontdekt, kwamen wetenschappers tot de conclusie dat er een ander object aan de rand van het zonnestelsel is dat de banen van de planeten in de Kuipergordel beïnvloedt. Sedna, dat 76 astronomische eenheden van de zon verwijderd is, moet worden beschermd tegen de invloed van bestaande planeten. Maar toen andere trans-Neptuniaanse objecten werden ontdekt (2012 GB17, 2012 VP113), werd het duidelijk dat iets hun trajecten beïnvloedde.
Tijdens astrofysische studies hebben Batygin en Brown de gelijkenis aangekondigd van de banen van alle bekende objecten die zich buiten de baan van Neptunus bevinden op een afstand van meer dan 230 astronomische eenheden van de zon. Tegelijkertijd schatten wetenschappers de kans op een willekeurig samenvallen van banen op niet meer dan 0,007 procent. Bovendien hebben de banen van die objecten die zich op grotere afstand van de zon bevinden dan andere trans-Neptuniaanse lichamen zulke vergelijkbare kenmerken dat dit volgens astrofysici alleen kan worden verklaard door de aanwezigheid van nog een, negende, planeet van het zonnestelsel.
Wetenschappers zijn er zeker van dat de nieuwe planeet ver genoeg van de ster en massief moet zijn om de banen van alle trans-Neptuniaanse objecten en Sedna te beïnvloeden in dat deel van de ruimte waar het zwaartekrachtveld van de bekende planeten zich niet uitstrekt. Wetenschappers hebben een wiskundig model gemaakt dat opnieuw het bestaan aantoonde van kleine objecten waarvan de banen loodrecht op het vlak van de rest van het zonnestelsel staan. Astrofysici hebben gesuggereerd dat deze objecten de asteroïden Centaurs kunnen zijn, die zich tussen de banen van Neptunus en Jupiter bevinden. Het is vermeldenswaard dat eerdere astronomen het traject van hun beweging niet konden raden.
Promotie video:
Brown en Batygin hebben in hun werk rekening gehouden met verschillende basisparameters van transneptunische lichamen. De eerste hiervan is het pericenter-argument, dat wil zeggen, de hoek die het baanpunt dat het dichtst bij de zon ligt (perihelium) en de ster zelf verbindt en de richting van de zon naar het snijpunt van de hemelevenaar door het lichaam. Het tweede argument is de hoek tussen de lente-equinox, waar de ster de hemelevenaar kruist, en de richting naar het opgaande knooppunt. Het derde argument is de hoek tussen de ecliptica (inclinatie) en het vlak van de baan. Deze parameters zijn getransformeerd om te laten zien waar het perihelium van de baan is en waar de pool van de baan zal worden geprojecteerd.
De baanpolen van alle zes tranneptuniaanse objecten en periheliumpunten zijn, zoals het model laat zien, zo gegroepeerd dat de kans dat de nieuwe planeet hen treft meer dan 99 procent is. Tegelijkertijd hebben nog eens dertien lichamen die zich op een afstand van 100-300 astronomische eenheden van de zon bevinden ook vergelijkbare kenmerken, maar de kans op toeval is in dit geval niet groter dan vijf procent. De verkregen gegevens geven de massa van de nieuwe planeet en de configuratie van zijn baan aan. Om deze kenmerken te bepalen, moesten wetenschappers het evolutieproces van het zonnestelsel in de vroege ontwikkelingsperiode simuleren. Het model omvatte 40 embryo's van hemellichamen (planetesimalen), die zijn gevormd uit het stof van de protoplanetaire schijf.
In het gemaakte model werden deze objecten verwijderd op de maximale afstand van de zon met 150-550 astronomische eenheden, en hun perihelium bevond zich op een afstand van 30-50 astronomische eenheden. Wetenschappers namen ter overweging een tijdsinterval gelijk aan 4 miljard jaar. Tijdens hun onderzoek observeerden ze hoe deze hemellichamen zich zouden gedragen onder invloed van de zwaartekrachtvelden van bekende planeten en planeet X.
In het model probeerden wetenschappers verschillende parameters van de baan van de nieuwe planeet te selecteren, door deze op verschillende afstanden van de zon te plaatsen. Er werden drie opties overwogen voor de massa van het object: 0,1, 1 en 10 aardmassa's. Uiteindelijk hebben wetenschappers meer dan 190 verschillende modellen ontvangen.
Onderzoek heeft veel interessante dingen aangetoond met betrekking tot de beweging van planetizimels in banen. Ze bewegen zich in onstabiele chaotische banen en kunnen met elkaar in botsing komen of uit de protoplanetaire schijf vliegen. Na een tijdje stabiliseren de banen van deze hemellichamen. Astronomen selecteerden de parameters van banen, waarvan het perihelium ongeveer 80 astronomische eenheden was, aangezien dergelijke hemellichamen in werkelijkheid beschikbaar zijn voor observatie. Wetenschappers besloten om individuele objecten niet te controleren, maar controleerden onmiddellijk volledige reeksen van orbitale waarden.
Daarna werden willekeurig 13 objecten geselecteerd die op maximale afstand van de zon werden verwijderd. Deze willekeurige selectie is meerdere keren uitgevoerd. Er zijn maar heel weinig simulaties gevonden die een nulkans geven. En alleen als de massa van planeet X gelijk was aan één of tien aardmassa's, kwam de reeks simulaties overeen met de waargenomen processen.
Wetenschappers hebben gesuggereerd dat de mysterieuze planeet, als deze dezelfde massa heeft als de aarde, 200 astronomische eenheden verwijderd zou moeten zijn van de zon, en dat het perihelium 60 astronomische eenheden zou moeten bereiken. Simpel gezegd, de nieuwe planeet zou zich langs een zeer langwerpig traject moeten bewegen. Deze optie werd echter door wetenschappers afgewezen, omdat de Kuipergordel er niet in was opgenomen.
Als we aannemen dat de nieuwe planeet tien keer groter en zwaarder is dan de aarde, dan kun je verschillende redelijk acceptabele opties krijgen. Tegelijkertijd hebben wetenschappers geen opties overwogen waarbij de massa van de nieuwe planeet meer dan 10 keer groter is dan de massa van de aarde, daarom is aanvullend onderzoek nodig.
Een 3D-simulatie werd gebruikt om andere orbitale parameters te bepalen, inclusief orbitale tilt en periheliumargument. Als gevolg hiervan was het mogelijk om vast te stellen dat de helling van de baan van een nieuw hemellichaam kan variëren van 20 tot 40 graden.
Volgens astronomen is de nieuwe planeet, net als veel gigantische exoplaneten, een gasreus. Eerder konden wetenschappers vaststellen dat het mogelijk is om de straal van dergelijke hemellichamen te berekenen aan de hand van hun massa vanwege het bestaan van een statistische relatie tussen deze kenmerken, gelijk aan ongeveer 0,34. Je kunt dus bij benadering de straal van de negende planeet in het zonnestelsel berekenen - van twee tot negen stralen van de aarde. Hoogstwaarschijnlijk is deze planeet een ijsreus, zoals Uranus of Neptunus.
Er moet ook worden opgemerkt dat wetenschappers hebben geprobeerd te voorspellen welke astronomische diensten een nieuwe planeet zouden kunnen ontdekken. De tools die dit kunnen, zijn telescopen op de grond van het CRTS-programma, evenals de snelle en panoramische telescopen Survey en Pan-STARRS. Een van de krachtigste is de Japanse Subaru-telescoop, die sinds 2015 het deel van de hemel observeert waarin het grootste deel van de baan van de negende planeet zich vermoedelijk bevindt. Het is heel goed mogelijk dat wetenschappers na enige tijd nieuwe informatie over Planeet X kunnen vinden.
