Škot Sheppard potrebuje približno 15 minut peš do dela v oddelku za zemeljski magnetizem Carnegie Institution, raziskovalnem obratu v Washingtonu, DC, ki je bil prvotno ustanovljen leta 1904 za podporo odpravam za kartiranje zemeljskega magnetnega polja. Danes kampus gosti planetarne znanstvenike vseh strok, vključno s Sheppardom, ki preučuje nebesna telesa skrajnega zunanjega osončja. Pravi, da svoje najboljše ideje dobiva med hojo in da ga navadno motijo križišča, ki zahtevajo ravno dovolj pozornosti, da um ne bi sprehajal na tako neprimerno konstruktiven način. Če je prepričan, da je Sheppard prepričan, da velik, neodkrit planet kroži sonce daleč onstran Plutona, si lahko samo predstavljamo, kje se med jutranjimi sprehodi sprehaja njegov um.
Zamisel, da ogromen planet, imenovan Planet 9 ali Planet X, obstaja na tako veliki razdalji, da ga nismo mogli najti, imajo astronomi po vsem svetu, ki skenirajo nebo, da bi našli namige. Sheppard, ki je odkril nekaj najbolj oddaljenih predmetov v osončju, verjame, da so orbitalne poti teh manjših planetov najverjetneje oblikovane z gravitacijskim vplivom hipotetičnega planeta 9. In danes je njegova ekipa napovedala odkritje še enega skrajno oddaljeni manjši planet - drugi najbolj oddaljeni znani objekt v osončju po povprečni razdalji -, ki spet nosi prepoznavno znamenje vesoljske skale v ročajih neodkritega orjaškega planeta.
"Enkrat na stoletje najdemo planet, kajne? Torej, čas je, da ga spet najdemo, "pravi Sheppard.
Goblin
Novi objekt, uradno imenovan 2015 TG387, kroži s posebnim razredom nebesnih teles, znanimi kot predmeti Notranji Oort Cloud, ali skrajnimi trans-neptunskih objektih (ETNO). Telo kamenja in ledu, ki ga je odkrila ekipa Goblin, je trenutno približno 80 astronomskih enot (AU) od sonca, oziroma približno dvakrat več od povprečne razdalje Plutona. Vendar pa Goblin potuje po zelo podolgovati orbiti, ki ga popelje do skrajnih najbolj oddaljenih dosegov našega osončja, saj med 40.000 letno potjo okoli sonca izpluje kar 2.300 AU.
Toda kot zanimiva je afelija predmeta ali njegova najbolj oddaljena točka od sonca, je Goblin morda še bolj zanimiv zaradi svojega perihelija ali njegove najbližje točke. Manjšemu planetu, katerega premer meri približno 300 kilometrov (približno ena sedma velikost Plutona), se približa le 65 AU (šest milijard milj). Ker njen najbližji pristop resnično ni blizu, pravi Sheppard, da Goblin težko vpliva na težo ogromnih planetov, kot sta Jupiter in Neptun.
"Nikoli ne pride nikjer v bližini, kjer so orjaški planeti, " pravi. "Le trije od teh predmetov ostajajo tam zunaj."
Orbite novega ekstremnega pritlikavega planeta 2015 TG387 in njegovih sosednjih objektov Inner Oort Cloud 2012 VP113 in Sedna v primerjavi s preostalim osončjem. 2015 TG387 so odkritelji poimenovali "Goblin", saj njegova začasna poimenovanje vsebuje TG in predmet je bil prvič viden blizu noči čarovnic. 2015 TG387 ima večjo pol-glavno os kot 2012 VP113 ali Sedna, kar pomeni, da potuje veliko dlje od sonca v svoji najbolj oddaljeni točki v svoji orbiti, to je okoli 2300 AU. (Roberto Molar Candanosa in Scott Sheppard, z dovoljenjem Carnegie Institution for Science) Druga dva sta Sedna in 2012 VP113, ki imata perihelijo 76 oziroma 80 AU, čeprav nikoli ne potujeta tako daleč kot Goblin. Če jih obravnavamo skupaj, ti trije predmeti začnejo ustvarjati mučno sliko svojega oddaljenega kraljestva. Ločeni so od ostalega osončja, imuni na njegov vpliv, pa vendar se vsi pojavljajo na istem delu neba.
"Če pogledate v Sedno in pogledate v VP113 in si ogledate nekaj drugih ekstremnih predmetov s temi zelo oddaljenimi orbitami, so vsi zelo podobni, " pravi Sheppard. "Vsi so združeni na istem delu neba, vsi pridejo v perihelion - njihov najbližji sončni pristop - na istem mestu, in pričakovali bi, da bo to naključno po nebu. ... Zato mislimo, da je tam večji planet, ker ta telesa vnaša v te orbite. "
Ostali manjši planeti krožijo na ekstremnih razdaljah, na primer leta 2014 FE72, ki je najbolj oddaljen znani objekt po povprečni razdalji, vendar se nagibajo bližje velikanskim planetom. 2014 FE72 se lahko na primer najbližje soncu kot Plutonu približa na primer, ko je najbližje. Prepričljiva razlaga teh predmetov je, da so se v nekem trenutku preblizu približali enemu od plinskih velikanov in bili izstreljeni na skrajne razdalje, skoraj v celoti izvrženi - ko pa se to zgodi, se skalnati predmeti ponavadi vrtijo v bližino točke od od koder so jih vrgli.
Kar zadeva Goblin, Sedna in 2012 VP113, jih je nekaj drugega ujelo v samotno orbito, poravnano, vendar razen naše majhne soseske planetov.
Senca neodkritega planeta
Kako verjetno obstaja obisk neodkritega masivnega planeta, ki počasi kroži sonce vsakih deset tisoč let na skrajnih razdaljah, je odvisno od tega, koga vprašate. Kar zadeva Sheppard, ki je odkril na desetine manjših planetov, kometa in lune, bi kvote za planet 9 lahko postavil na približno 80 ali 85 odstotkov - in niti ni najbolj optimističen.
"Moje zaupanje je približno 99, 84 odstotka, " pravi Konstantin Batygin, planetarni astrofizik in docent na Kalifornijskem tehnološkem inštitutu. Batygin ustvarja teoretične modele zunanjega osončja za iskanje namigov planeta 9, ki drobi številke na številnih manjših planetih, ki se združujejo v različne skupine in vplive več deset orbitalnih dejavnikov. Njegov dokument iz leta 2016 s sodelavcem iz Caltecha Michaelom Brownom je predstavil morda najmočnejši primer planeta 9 doslej, pri čemer je ugotovil, da obstaja le majhen odstotek verjetnosti, da se združevanje teh predmetov zgodi naključno.
"To telo je ogromen nov dodatek, " pravi Batygin o Goblinu. "To zelo krepi primer za planet 9."
Primerjava leta 2015 TG387 pri 65 AU z znanimi planeti Osončja. Saturn lahko vidimo pri 10 AU, Zemlja pa seveda na 1 AU, saj je meritev opredeljena kot razdalja med Soncem in našim domačim planetom. (Roberto Molar Candanosa in Scott Sheppard, z dovoljenjem Carnegie Institution for Science) Drugi niso tako samozavestni. "Ne bi šel na 85-odstotno raven. Obstajajo nasprotujoči si dokazi, "pravi David Tholen, astronom na Havajski univerzi, ki je bil del ekipe, ki je odkrila Goblina. Opozarja na vesoljsko plovilo Cassini, ki je krožilo okoli Saturna več kot 13 let in meri dinamiko in sile zunanjega osončja. "To služi kot zelo občutljiv detektor drugih stvari zunaj. Analiza teh podatkov kaže, da za [Planet 9] ne vidimo nobenih dokazov."
Toda tudi če hipoteze o planetu 9 ne kupijo, se večina astronomov strinja, da nekaj nepojasnjenega odtrga predmete, kot je Goblin, stran od osončja. Nekatere teorije kažejo, da je med zgodnjim nastajanjem sonca, pred več kot 4, 5 milijardami let, ko so se druge zvezde oblikovale v bližini, lahko izjemna teža bližnjega zvezdnega srečanja te predmete potegnila in jih pustila v »fosilizirani« orbiti, Sheppard pravi. Druga možnost je, da teh majhnih planetov obstaja dovolj, da lahko s pomočjo procesa, ki se imenuje samogravitacija, skozi več milijonov let vplivajo na orbite drug drugega, postopoma se potiskajo drug proti drugemu.
"[Če je] veliko teh manjših planetov, kot je Sedna in ta nov objekt, seveda medsebojno izvajajo gravitacijske sile, " pravi Ann-Marie Madigan, docentka astrofizike na Univerzi v Koloradu v Boulderju, ki preučuje modele samogravitacije na oddaljenih objektih osončja. Pravi, da so ti manjši planeti "tako daleč od notranjega osončja, z velikanskimi planeti in podobnimi stvarmi so te [samogravitacijske] sile pravzaprav lahko izjemno močne. ... Ne potrebujete dodatnega planeta tam. "
Madigan priznava, da samo gravitacija ne more razložiti vsega o orbitah oddaljenih manjših planetov, kot je uskladitev po njihovi "dolžini perihelije", podobno kot glavne osi eliptične orbite. Poleg tega je treba upoštevati tudi druge zunanje sile, pravi Sheppard, na primer galaktično plimovanje - skupna gravitacijska sila vsega v Mlečni poti, vključno s supermasivno črno luknjo v njenem središču. Teorije, ki napovedujejo obstoj planeta 9, upoštevajo vse te vplive, toda neznan postopek bi bil lahko tudi v igri.
"To je super, " pravi Michele Bannister, planetarna astronomka z univerze Queen's Belfast v Veliki Britaniji, ki je med letoma 2013 in 2017 sodelovala v anketi o izvoru sončnega sistema (OSSOS), ki je zaznala 840 oddaljenih manjših planetov. "Imamo celotno vrsto teorij, ki poskuša razložiti to populacijo. To je znak dobrega zdravega aktivnega polja. "
Zoženje iskanja
Sheppard primerja gručo Goblin, Sedna in 2012 VP113 z razmerjem med Neptunom in Plutonom. Čeprav Neptun prečka orbitalno pot Plutona, se dve planetarni telesi nikoli ne približata drug drugemu, ker sta zaklenjena v gravitacijski odnos - znan kot resonanca - zaradi česar Pluton dvakrat kroži v orbiti vsake tri orbite Neptuna. Če ne bi vedeli, kje je Neptun, bi orjaški planet lahko natančno opazovali s Plutonom. Čeprav trije izjemno oddaljeni manjši planeti ne bi bili zaklenjeni v tako stabilen odnos s Planetom 9, bi se lahko pojavil podoben gravitacijski odnos.
Če pa so manjši planeti v gravitacijskem plesu s planetom 9, pa bi to lahko pomenilo, da je velik planet daleč, daleč - blizu afelije njegove orbite, približno 1000 AU od sonca. Imamo samo grobo predstavo o velikosti planeta 9 - od dva do štirikrat večje od Zemlje, če obstaja - in nikakor ne moremo določiti, koliko svetlobe odbija, kar otežuje iskanje. Edini razlog, da smo uspeli najti manjše oddaljene predmete, kot je Goblin, je, ker so blizu njihovega najbližjega pristopa, vidni le trenutek zvezdnega časa, preden se vrnejo nazaj v senco.
Odkrivalne slike leta 2015 TG387, posnete na 8-metrskem teleskopu Subaru, ki se nahaja na vrhu Mauna Kea na Havajih, 13. oktobra 2015. Slike so bile posnete približno 3 ure. 2015 TG387 lahko opazujemo premikanje med slikami v bližini središča, medtem ko so veliko bolj oddaljene zvezde in galaksije mirne. Podobo zagotavlja Scott Sheppard. (Slika je prispeval Scott Sheppard) "Devetindevetdeset odstotkov njihove orbite jih ne bi našli, " pravi Sheppard. "Torej, le najdemo vrh ledene gore."
Za lov na Planet 9 je za zdaj težko hudo pomanjkanje podatkov. Težko je narediti statistične zaključke s tako majhno velikostjo vzorcev manjših planetov, še posebej, če jih na tisoče verjetno obstaja. "Vsaka od teh odkritij pomeni ogromno, nevidno populacijo, " pravi Bannister. "In tako lahko opazovanja pristranskosti resnično vplivajo na sklepe, ki jih potegnete o obstoju te ogromne nevidne populacije, in o tem, kakšne so njene orbite v vesolju in kaj bi jih lahko oblikovali ali bi jih lahko oblikovali."
Goblin je leta 2015 prvič opazil japonski 8-metrski teleskop Subaru na Mauna Kea na Havajih, vendar je manjši planet tako daleč, da so bila potrebna tri leta nadaljnjih opazovanj s teleskopi v Čilu in Arizoni, preden bi lahko njegova orbit izračunano, razkriva njegovo pravo pot in razdaljo. Odkritih je bilo več dodatnih manjših planetov in ko astronomi natančneje določijo svoje orbitalne parametre, bodo imeli boljšo predstavo o tem, kje se skriva ogromen planet - če sploh.
Teleskop Subaru na Mauna Kea, Havaji. (Wikimedia Commons / CC 2.0) "Dejstvo, da je Planet 9 na koncu dneva tam ali ne tam, matematika, ki sem jo opravil, bodisi pravilna bodisi napačna, je pravzaprav lepo privlačen vidik celotne te težave, " pravi Batygin. "To ni ena od teh težav, kjer lahko o tem špekulirate, dokler ne umrete. ... Mislim, da bo naslednjih 10 let veliko časa. "
Nadaljnje raziskovanje neba s teleskopi, kot je Subaru, in novimi opazovalnicami, kot je veliki sinoptični anketni teleskop (LSST), ki bo imel največjo digitalno kamero na svetu s 3, 2 gigapikselov, velikost majhnega avtomobila - odkril še več predmetov ko raste naše razumevanje osončja. Dodatna astronomska dela, kot je druga objava podatkov iz vesoljskega teleskopa Gaia, pomagajo izpopolniti naše modele gibanja zvezd skozi celotno zgodovino galaksije in še bolj zaostrijo omejitve na izjemno oddaljenih manjših planetih.
Če in ko vse to delo privede do odkritja planeta 9, pravi Sheppard, "bo to zmaga znanosti."
