Som den Sök efter “Planet Nine.”” fortsätter i det yttre solsystemet, ny forskning tyder på att en jordtvilling kan begravas djupt i det frusna skräpet från Kuiperbältet bortom Neptunus.
Astronomer har svårt att förklara alla egenskaper hos trans-neptuniska objekt (TNO), som vanligtvis är små, isiga kroppar som kretsar runt solen utanför Neptunus omloppsbana, vanligtvis med omloppsbanor större än 30 astronomiska enheter (AU). (En AU är detta medelavståndet mellan jorden och solen: cirka 93 miljoner miles eller 150 miljoner kilometer.)
TNO representerar de återstående bitarna Bildandet av solsystemet kastas till ytterkanterna av systemet under de kaotiska första åren av planetarisk skapelse. På grund av den extrema svårigheten att upptäcka och kartlägga sådana små, avlägsna och svaga objekt, uppvisar de kända TNO:erna (som representerar ett mycket litet urval av alla objekt som kretsar på detta avstånd) några konstiga egenskaper som för närvarande trotsar en sammanhängande och konsekvent förklaring.
För det första är cirka 10% av alla TNO:er “frånkopplade”, vilket betyder att de inte har något omloppsförhållande till Neptunus. Även om Neptunus är den minsta av de jättelika planeterna, är den den dominerande gravitationskraften i det yttersta solsystemet. Att så många TNO:er inte har någon rörelse som styrs eller påverkas av Neptunus är konstigt, eftersom modeller av solsystemets bildande generellt förutspår att mycket färre separerade TNO:er sannolikt kommer att finnas kvar idag.
Relaterad: Kan en “jordliknande” planet gömma sig i de yttre delarna av vårt solsystem?
För det andra finns det en stor population av TNO – ungefär några få procent – som har mycket höga orbitala lutning, vilket betyder att de kretsar runt jorden Sol i en vinkel större än 45 grader. Även här har modeller av solsystemets bildning svårt att fördela så många objekt i så extremt vinklade banor.
Därefter finns det några TNO:er med mycket stora banor, helt enkelt kallade “extrema”. Det mest kända exemplet på detta är Sedna, en mindre planet vars närmaste inställning till solen är cirka 76 AU och är över 900 AU vid dess längsta punkt. Extrema banor som denna kräver många gravitationsjusteringar och knuffar, och det är svårt att uppnå Tyngd kända planeter för att förklara dessa extrema objekt.
Slutligen är vissa TNO:er låsta i orbitala resonanser med Neptunus, vilket betyder att de slutför en enda omloppsbana för varje helt antal av Neptunus banor. Vissa av dessa banor har varit stabila i miljarder år, trots den gravitationshöjning som andra i TNO-befolkningen har upplevt.
En konsekvent teori om det yttre solsystemet måste kunna förklara alla dessa motsägelsefulla observationer, och här hittade två forskare som publicerade sina resultat i en artikel i Astronomical Journal en intressant möjlighet.
Tidigare har forskare föreslagit att en jätteplanet kan lurar på det extrema avståndet Solsystem (som hundratals AU bort). Dessa argument fokuserade dock främst på beteendet hos en handfull extrema TNO:er. Problemet är att närvaron av en massiv planet – något rivaliserande eller större än Neptunus – förvirrar andra TNO:er så mycket att det påverkar vår förståelse av deras lutningar och deras relationer till Neptunus.
I den nya studien genomförde forskare hundratals simuleringar av bildandet av solsystemet. Det tidiga systemet producerade förmodligen 10 till 100 planeter med åtminstone det jordens massa bortom Neptunus omloppsbana. De flesta av dessa planeter kastades helt ut ur solsystemet av de återstående planeternas komplexa gravitationsmekanismer. Men en handfull kan ha lyckats överleva och kanske till och med vara kvar än i dag.
Liknande inlägg:
— Finns Planet Nine verkligen?
— James Webb rymdteleskop kommer att studera iskalla föremål på den mystiska “solsystemets kyrkogård.”
—Ingen Planet Nine? Konstiga banor för avlägsna objekt kan ha en annan förklaring
Forskarna fann att en enda planet i jordskala väger mellan 1,5 och tre gånger sin vikt JordenMassan av denna stjärna kan ligga på lur i det yttre solsystemet och kretsa mellan 250 och 500 AU. Detta skulle placera planeten stadigt inuti Kuiperbältesom annars bara består av små planeter Pluto och Sedna och otaliga mindre, isiga kroppar.
Denna hypotetiska stora planet kan, om den sätts in i en omloppsbana med en lutning på 45 grader, förklara det välkända kollektiva beteendet hos TNO:er: hur några av dem lossnar från Neptunus medan andra fastnar i resonanser, de stora vinklarna hos några av deras banor och den extrema naturen hos en liten population av TNO:er.
Det finns dock inga bevis för denna jordliknande planet eller för andra föreslagna nya planeter i Kuiperbältet. För nu är allt vi har att ta itu med den märkliga orbitaldansen hos de svaga och avlägsna TNO:erna. Men det är definitivt ett fascinerande tecken och ett av de bästa sätten att förklara alla tillgängliga bevis.
Nästa steg för forskare är att utveckla mer detaljerade modeller så att de kan förutsäga var denna föreslagna jordliknande planet kan vara i sin omloppsbana och utarbeta planer för en observationskampanj för att söka efter den.