Planety poza Neptunem: hipoteza Planety X — historia i dowody
Planety poza Neptunem: poznaj historię i dowody hipotezy Planety X — poszukiwania, anomalie orbitalne Urana i Neptuna oraz najnowsze obserwacje.
Planeta Neptun została odkryta w 1846 roku. Po tym wydarzeniu wielu ludzi pomyślało, że może istnieć więcej planet, które są bardziej oddalone od Słońca niż Neptun. Na początku XX wieku Percival Lowell stwierdził, że musi istnieć inne ciało podobne do planety, dalej niż Neptun. Lowell stwierdził, że taki planetopodobny obiekt mógłby wyjaśnić pewne nieregularności w orbitach gazowych olbrzymów, w szczególności Urana i Neptuna. Grawitacja dużej, niewidocznej dziewiątej planety mogła zaburzyć orbitę Urana na tyle, by wyjaśnić te nieregularności. Nazwał ją "Planetą X".
Historia hipotezy
Pomysł istnienia "Planety X" ma długą historię. Po obserwowanych perturbacjach orbity Urana i Neptuna w XIX i na początku XX wieku astronauci i astronomowie spekulowali, że musi istnieć dalsze, masywne ciało, które wywołuje te zaburzenia. W wyniku poszukiwań Percivala Lowella Clyde Tombaugh odkrył w 1930 roku Plutona — początkowo uważanego za kandydata na Planetę X. Późniejsze pomiary wykazały jednak, że Pluton jest za mały, by wyjaśnić obserwowane nieregularności.
Współczesna wersja: "Planet Nine" (Planetą dziewiątą)
W 2016 roku Konstantin Batygin i Michael E. Brown zaproponowali odświeżoną wersję hipotezy: istnienie odległej, masywnej planety — potocznie nazywanej "Planetą dziewiątą" — która tłumaczyłaby charakterystyczne skupienie orbit kilku ekstremalnych obiektów Pasa Kuipera i innych transneptunowych obiektów. Autorzy zasugerowali obiekt o masie rzędu kilku mas Ziemi (typowo podawane szacunki to kilka do kilkunastu mas Ziemi) poruszający się po bardzo wydłużonej orbicie z półosią wielką rzędu kilkuset do kilku tysięcy jednostek astronomicznych (AU).
Główne argumenty i dowody na istnienie
- Grupowanie orbit: kilka znanych bardzo odległych obiektów transneptunowych wykazuje podobne orientacje peryheliów i płaszczyzn orbit — co może wskazywać na długotrwały wpływ grawitacyjny większego ciała.
- Obiekty "odłączone": ciało takie jak (90377) Sedna ma bardzo odległe i niemal "odłączone" od reszty Układu Słonecznego orbity, trudne do wytłumaczenia tylko przez oddziaływania znanych planet.
- Symulacje numeryczne: modele komputerowe pokazują, że planeta o odpowiedniej masie i orbicie może reprodukować obserwowane wzorce orbitalne w populacji dalekich obiektów.
Ograniczenia obserwacyjne i kontrargumenty
- Obserwacyjna stronniczość: niektórzy badacze sugerują, że pozorne grupowanie orbit może wynikać z ograniczeń i kierunków prowadzonych przeszukiwań nieba — po prostu jeszcze nie odkryto reprezentatywnej próbki obiektów.
- Inne wyjaśnienia dynamiki: alternatywy obejmują kolektywny wpływ masy Pasa Kuipera, przelot gwiazdy w odległej przeszłości, czy niestabilności dynamiczne, które mogły ukształtować obecne orbity.
- Ograniczenia badawcze: badania w podczerwieni (np. misje typu WISE) znacznie zawęziły obszary, w których mogłyby znajdować się bardzo masywne planety (Jowisz- lub Saturn-podobne) blisko Układu Słonecznego, ale nie wykluczyły istnienia obiektu o masie kilku mas Ziemi w kilkuset–kilku tysiącach AU.
Przewidywane parametry i sposoby wykrycia
- Szacunkowa masa: najczęściej proponuje się kilka do kilkunastu mas Ziemi.
- Odległość: półosie wielkie typowo od kilkuset do ~1000 AU lub więcej; orbita jest zapewne silnie wydłużona i nachylona względem ekliptyki.
- Metody detekcji: bezpośrednie zdjęcia w świetle widzialnym lub podczerwonym (szczególnie gdy planeta emituje ciepło własne), oraz dalsze badania dynamiki TNO (transneptunowych obiektów). Przyszłe duże przeglądy nieba, takie jak obserwatoria z szerokim polem widzenia, istotnie zwiększają szanse wykrycia.
Aktualne poszukiwania i przyszłe perspektywy
Poszukiwania obejmują skanowanie dużych obszarów nieba teleskopami optycznymi i w podczerwieni (m.in. Pan-STARRS, Subaru/Hyper Suprime-Cam, Dark Energy Survey). W nadchodzących latach kluczowe mogą okazać się wyniki z Vera C. Rubin Observatory (LSST), które dzięki głębokim i szerokim przeglądom może odnaleźć słaby, powolny ruch odległej planety lub znacznie powiększyć liczbę znanych ekstremalnych TNO, poprawiając statystykę orbitalną.
Możliwe pochodzenie takiej planety
- Uformowanie się blisko Słońca i późniejsze wypchnięcie na odległą orbitę przez migrację gigantów (np. Jowisza i Saturna).
- Uformowanie się lokalnie w odległej części dysku protoplanetarnego (mniej prawdopodobne ze względu na małą gęstość),
- Przechwycenie z pobliskiego układu gwiezdnego podczas wczesnych etapów formowania się Układu Słonecznego.
Podsumowanie
Hipoteza Planety X/Planety dziewiątej pozostaje jedną z najbardziej intrygujących idei współczesnej planetologii: ma solidne podstawy teoretyczne i pewne obserwacyjne wskazówki, ale nie ma jeszcze bezpośredniego, potwierdzonego odkrycia. Badania obserwacyjne i symulacje komputerowe trwają, a nadchodzące przeglądy nieba zwiększają szansę na potwierdzenie lub obalenie tej hipotezy. Odkrycie takiego obiektu zmieniłoby nasze rozumienie zewnętrznych regionów Układu Słonecznego i jego historii dynamiki.
Pluton, z jego pięcioma znanymi księżycami. Pluton był planetą od 1930 do 2006 roku. Jego orbita jest bardziej oddalona niż orbita Neptuna.
Pluton
W 1930 r. Clyde Tombaugh odkrył Plutona. Wydawało się to potwierdzać hipotezę Lowella. Do 2006 roku Pluton był oficjalnie uważany za dziewiątą planetę. Pojawił się jednak pewien problem: w 1978 roku okazało się, że Pluton jest zbyt mały. Jego grawitacja nie byłaby w stanie oddziaływać na gazowe olbrzymy. To odkrycie zapoczątkowało poszukiwania dziesiątej planety. Sonda kosmiczna Voyager 2 dostarczyła nowych pomiarów na początku lat 90-tych. Pomiary te wykazały, że Pluton był jeszcze mniejszy niż w pomiarach z 1978 roku. Według opublikowanego wówczas opracowania naukowego, błąd ten mógł tłumaczyć nieregularności zaobserwowane na orbicie Urana. Po opublikowaniu tego opracowania, poszukiwania zostały w dużej mierze zaniechane.
Po 1992 roku, odkrycie wielu małych lodowych obiektów o podobnych lubnawet szerszych orbitach niż Pluton, doprowadziło do debaty na temat tego, czy Pluton powinien pozostać planetą, czy też on i jego sąsiedzi powinni, podobnie jak planetoidy, otrzymać własną, odrębną klasyfikację. Chociaż kilka większych obiektów z tej grupy było początkowo określanych jako planety, w 2006 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna przeklasyfikowała Plutona i jego największych sąsiadów jako planety karłowate, pozostawiając tylko osiem planet w Układzie Słonecznym. Pluton został uznany za model planety karłowatej.
Istnienie Planety X
Obecnie społeczność astronomiczna jest zgodna co do tego, że Planeta X w pierwotnym kształcie nie istnieje. Wielu astronomów użyło koncepcji Planety X do wyjaśnienia innych anomalii zaobserwowanych w zewnętrznym Układzie Słonecznym. W kulturze popularnej, a nawet wśród niektórych astronomów, Planeta X stała się terminem zastępczym dla każdej nieodkrytej planety w zewnętrznym Układzie Słonecznym, niezależnie od jej związku z hipotezą Lowella. Inne planety trans-Neptuniczne również zostały zasugerowane w oparciu o inne dowody.
Warunki dla ciał planetopodobnych poza orbitą Neptuna
Poza orbitą Neptuna znajduje się struktura zwana pasem Kuipera. Zawiera on obiekty zwane centaurami. Plutony również zostały odkryte poza orbitą Neptuna. Wiele z nich zostało odkrytych między 1980 a 1992 rokiem.
W 2004 roku media ponownie poruszyły ten temat, gdy odkryto Sednę, dwukrotnie bardziej odległą od Słońca niż Pluton. Sedna nie jest planetą. W 2005 roku ogłoszono odkrycie Eris. Początkowo nazwano ją planetą, ale później zmieniono klasyfikację. Dziś jest to największa z planet karłowatych. Odkryto wiele innych obiektów, ale żaden z nich nie jest zbudowany z litej skały, bardziej przypominają one asteroidy i komety.
Od 2013 roku jest możliwe, że istnieje planeta poza orbitą Neptuna. Jeśli tak, to musiałaby ona spełniać następujące warunki:
- Jeśli planeta jest wielkości Ziemi, musiałaby być tak daleko jak 100 AUs, czyli około 2,5 razy dalej niż odległość Plutona od Słońca.
- Jako alternatywa, swój orbita musieć bardzo eliptyczny lub być bardzo dużo poza the ekliptyka.
Wysuwano różne hipotezy: Hipotetyczna gwiazda, znajdująca się w odległości około 50 000 AU, została nazwana Nemezis. Nemesis jest albo czerwonym karłem albo brązowym karłem. W oryginalnym artykule twierdzono, że Nemesis będzie krążyć wokół Słońca w odległości około 95 000 AU. Istnienie Nemezis mogłoby wyjaśnić wydarzenia masowego wymierania na Ziemi, które wydają się występować w odstępach 26 milionów lat.
Hipotetyczna planeta, znajdująca się w Obłoku Oorta, została nazwana Tyche. Tyche byłaby co najmniej tak duża jak Jowisz, a mogłaby być nawet dziesięć razy większa. Pierwotnie postulowano, że znajduje się ona setki razy dalej niż Neptun, w odległości od 30 000 do 50 000 AU.
W roku 2013 nie udało się udowodnić żadnej z tych hipotez.
Powiązane strony
Przeszukaj encyklopedię