Najnowsze wyszukiwanie Planet Nine Falls Short

Astronomowie mają powody, by sądzić, że w zewnętrznych częściach Układu Słonecznego czeka na odkrycie masywny obiekt — tak zwana Dziewiąta Planeta. Niedawne poszukiwania tej proponowanej planety przyniosły zerowy wynik, ale sprawa jest daleka od zamknięcia.

Planeta Dziewiąta, jeśli tam jest, wykonuje świetną robotę, pozostając niewidzialną. Zespół naukowców kierowany przez Sigurda Naessa, badacza z Instytutu Astrofizyki Teoretycznej na Uniwersytecie w Oslo w Norwegii, jako ostatni próbował go wykryć, używając Teleskopu Kosmicznego Atacama w Chile. „Nie znaleziono żadnych znaczących odkryć”, piszą w swoim nowym papier , opublikowany w The Astrophysical Journal.

To, że w naszym Układzie Słonecznym istnieje dziewiąta planeta, jest odrębną możliwość , jak przekonująco przekonywali naukowcy Konstantin Batygin i Michael Brown w 2016 roku. Astronomowie przeczuwają jego obecność dzięki osobliwym ruchom obiektów w odległym Pasie Kuipera. Do tej pory zidentyfikowano ponad 30 z tych obiektów, z których każdy wykazuje przesadne i nachylone orbity, a także zachowanie w skupiskach.

Aby to wyjaśnić, naukowcy powołali się na obecność dość dużego obiektu – proponowanej Planety Dziewiątej. Ale żeby to zadziałało, planeta musi być dość duża i ciężka. Astronomowie uważają, że planeta jest od pięciu do 10 razy większa od Ziemi i znajduje się w odległości od 200 do 800 au (18,6 do 74,5 miliarda mil) od Słońca. W regionie poza Neptunem istnieją duże lub przynajmniej duże obiekty – obiekty takie jak Pluton, Eris, Haumea i Makemake – więc pomysł nie jest całkowicie banalny.

Mogłoby się wydawać, że dawno temu powinniśmy byli zauważyć coś tak dużego, ale nasza niezdolność do wykrycia obiektu nie jest całkowicie zaskakująca, biorąc pod uwagę odległości i prawdopodobną przyćmioną naturę planety. Jeśli tam jest, Planeta Dziewięć odbija bardzo mało światła słonecznego i emituje niewielkie ilości promieniowania. W poprzednich badaniach astronomowie przegrany wykrywanie go za pomocą Szerokokątnego Eksploratora Podczerwieni, co prowadzi do konkurencyjnych teorii, które próbują wyjaśnić anomalie Pasa Kuipera, takich jak czarna dziura wielkości kuli do kręgli w chmurze Oorta lub masywny pierścień gruzu w zewnętrznym Układzie Słonecznym.

Do ostatnich poszukiwań zespół wykorzystał Teleskop Kosmologiczny Atacama, który skanuje przestrzeń na falach milimetrowych. ACT służy przede wszystkim do badania kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła wytworzonego przez Wielki Wybuch, ale czułość teleskopu nadaje się do tego rodzaju poszukiwania igły w stogu siana. Arthur Kosowsky, astronom z University of Pittsburgh i współautor badania, powiedział, że ACT podołał temu zadaniu dzięki dwóm unikalnym cechom.

„Mamy wystarczającą czułość na promieniowanie o długości fali mikrofalowej, aby prawdopodobnie wykryć emisję termiczną planety dziewiątej i zaobserwowaliśmy szeroki połać nieba, gdzie może znajdować się planeta dziewiąta” – wyjaśnił w e-mailu. „ACT to jedyny obecny eksperyment, który spełnia te dwa kryteria”.

Zespół prowadził obserwacje przy częstotliwościach 98 GHz, 150 GHz i 229 GHz, szukając obiektu w odległości od 300 do 2000 au (1 au to średnia odległość od Ziemi do Słońca). W przypadku obiektu pięć razy większego niż Ziemia naukowcy spodziewali się zobaczyć coś między 325 a 625 ja, a dla obiektów 10 razy większych od Ziemi spodziewali się zobaczyć coś między 425 a 775 ja.

Astronomowie przeskanowali 87% nieba dostępnego z półkuli południowej, zbierając dane od 2013 do 2019 roku. Do przetwarzania danych wykorzystano różne techniki, w tym obliczeniową „binning and stacking”, metodę, która „może odkryć słabe źródła, ale na koszt utraty informacji o pozycji”, zgodnie z A informacja prasowa z Centrum Astrofizyki | Harvard i Smithsonian.

Nikt nie wie, gdzie na niebie znajduje się Dziewiąta Planeta, jeśli naprawdę tam jest, ale musi znajdować się w określonych zakresach, aby wyjaśnić jej wpływ grawitacyjny. W tym samym czasie hipotetyczna planeta porusza się w określonych możliwych kierunkach.

„Ponieważ nie wiemy, w której pozycji lub w jakim kierunku ruchu, przeprowadziliśmy obliczenia obliczeniowe nad wszystkimi 100 milionami możliwości” – powiedział Kosowsky. „Dla każdej z tych możliwości uśredniliśmy razem wszystkie dane, które zebraliśmy wzdłuż jednej konkretnej ścieżki, aby sprawdzić, czy możemy wybrać słabe źródło poruszające się wzdłuż tej ścieżki”.

Naess i jego koledzy znaleźli kilka obiecujących ścieżek, ale z pewnym haczykiem. Robiąc to 100 milionów razy, „na pewno znajdziesz ścieżki, które wyglądają, jakby tam był obiekt, ale tak naprawdę jest to spowodowane przypadkowym szumem w danych” – wyjaśnił Kosowsky.

Jak piszą astronomowie, ich skan wyprodukował około 38 000 „surowych kandydatów”, z których około 3500 można zakwalifikować jako coś zbliżonego do Planety Dziewiątej. Być może zniechęcająco, „żaden” z tych potencjalnych sygnałów „nie mógł zostać potwierdzony” i „nie było statystycznie znaczących odkryć” – czytamy w komunikacie Centrum Astrofizyki. Zespół jest w 95% pewny, że nowe badanie wyklucza obiekt Układu Słonecznego wewnątrz badanego obszaru o określonych właściwościach wyszukiwania.

Mimo to zespół wymienił 10 najsilniejszych sygnałów kandydujących do możliwych działań następczych. Ale nawet wtedy „nasze 10 najjaśniejszych średnich sygnałów wyglądało tak, jak oczekiwalibyśmy od losowego szumu” – powiedział Kosowsky.

Ten ostatni przegląd trudno opisać jako wyczerpujący, ponieważ badanie eliminuje około 17% wszystkich możliwych orbit, po których może się poruszać Planeta Dziewiąta, jeśli jest to obiekt o masie 5 Ziemi, oraz 9% możliwych orbit dla planety o masie 10 Masy Ziemi. „Nadal jest wiele miejsc, w których może czaić się Dziewiąta Planeta” – dodał Kosowsky.

Dzięki nowym teleskopom, które mają pojawić się w sieci w najbliższej przyszłości, w tym Vera Rubin Oobserwatorium w Chile, astronomowie mogą wreszcie dysponować narzędziami wymaganymi do wykrycia czegoś tak słabego i odległego. Prawda o Planeta Dziewiąta może się ukrywać tylko tak długo.

„Jestem przekonany, że jeśli pojawi się Planeta Dziewiąta, astronomowie z nowymi teleskopami złapią ją w ciągu najbliższych pięciu lat” – powiedział Kosowsky.

Więcej: Czy nieuchwytna „Planeta Dziewięć” to w rzeczywistości ogromny pierścień gruzu w zewnętrznym Układzie Słonecznym?