Vores opdagelse af en mindre planet ud over Neptun viser, at der måske ikke er en planet ni alligevel

Lige siden begejstringen begyndte at vokse over muligheden for, at der kunne være en niende større planet, der kredser om solen ud over Neptun, astronomer har haft travlt med at jage den. En gruppe undersøger fire nye bevægelige objekter fundet af medlemmer af offentligheden for at se, om de er potentielle nye solsystemopdagelser. Hvor spændende det end er, forskere gør også opdagelser, der sætter spørgsmålstegn ved hele udsigten til en niende planet.

Et sådant fund er vores opdagelse af en mindre planet i det ydre solsystem:2013 SY99. denne lille, Den iskolde verden har et kredsløb så fjernt, at det tager 20, 000 år for en lang, sløjfegang. Vi fandt SY99 med Canada-France-Hawaii Telescope som en del af Outer Solar System Origins Survey. SY99s store afstand betyder, at den bevæger sig meget langsomt hen over himlen. Vores målinger af dens bevægelse viser, at dens bane er en meget strakt ellipse, med den nærmeste tilgang til solen på 50 gange den mellem Jorden og solen (en afstand på 50 "astronomiske enheder").

Den nye mindre planet sløjfer endnu længere ud end tidligere opdagede dværgplaneter som Sedna og 2013 VP113. Dens baneellipses lange akse er 730 astronomiske enheder. Vores observationer med andre teleskoper viser, at SY99 er en lille, rødlig verden, omkring 250 kilometer i diameter, eller på størrelse med Wales i Storbritannien.

SY99 er en af ​​kun syv kendte små iskolde verdener, der kredser forbi Neptun på bemærkelsesværdige afstande. Hvordan disse "ekstremt trans-neptunske objekter" blev placeret på deres baner er usikkert:deres fjerne stier er isoleret i rummet. Deres nærmeste tilnærmelse til solen er så langt ud over Neptun, at de menes at være "løsrevet" fra den stærke gravitationspåvirkning fra de gigantiske planeter i vores solsystem. Men på deres fjerneste punkter, de er stadig for tæt på til at blive rykket rundt af galaksens langsomme tidevand.

Det er blevet foreslået, at de ekstreme trans-neptunske objekter kunne samles i rummet ved gravitationspåvirkningen fra en "Planet Nine", der kredser meget længere ud end Neptun. Denne planets tyngdekraft kunne løfte sig ud og løsne deres baner - konstant ændre deres hældning. Men denne planet er langt fra bevist.

Faktisk, dens eksistens er baseret på kun seks objekters kredsløb, som er meget svage og svære at opdage selv med store teleskoper. De er derfor tilbøjelige til mærkelige skævheder. Det er lidt som at se ned i det dybe hav på en fiskestime. Fiskene, der svømmer nær overfladen, er tydeligt synlige. Men dem selv kun en meter nede er svagere og grumsete, og kræver en del peering for at være sikker. Størstedelen af ​​skolen, i dybet, er fuldstændig usynlig. Men fiskene ved overfladen og deres adfærd forråder eksistensen af ​​en hel skole.

Forstyrrelserne betyder, at SY99's opdagelse ikke kan bevise eller modbevise eksistensen af ​​en Planet Nine. Imidlertid, computermodeller viser, at en Planet Nine ville være en uvenlig nabo til små verdener som SY99:dens gravitationspåvirkning ville markant ændre dens kredsløb - og kaste den helt ud af solsystemet, eller at stikke den ind i en bane, der er så skråtstillet og fjern, at vi ikke ville være i stand til at se den. SY99 skulle være en af ​​en fuldstændig stor skare af små verdener, konstant at blive suget ind og kastet ud af planeten.

Den alternative forklaring

Men det viser sig, at der er andre forklaringer. Vores undersøgelse baseret på computermodellering, accepteret til offentliggørelse i Astronomisk Tidsskrift , antyde indflydelsen af ​​en idé fra hverdagens fysik kaldet diffusion. Dette er en meget almindelig type adfærd i den naturlige verden. Diffusion forklarer typisk den tilfældige bevægelse af et stof fra et område med højere koncentration til et område med lavere koncentration - såsom den måde, parfume driver på tværs af et rum.

Vi viste, at en beslægtet form for diffusion kan få mindre planeters kredsløb til at ændre sig fra en ellipse, der oprindeligt kun er 730 astronomiske enheder på sin lange akse til en, der er så stor som 2, 000 astronomiske enheder eller større – og skift det tilbage igen. I denne proces, størrelsen af ​​hver bane vil variere med en tilfældig mængde. Når SY99 kommer tættest på hver 20. 000 år, Neptun vil ofte være i en anden del af sin bane på den modsatte side af solsystemet. Men ved møder, hvor både SY99 og Neptun er tæt på, Neptuns tyngdekraft vil subtilt skubbe SY99, minut ændre dens hastighed. Når SY99 rejser væk fra solen, formen af ​​dens næste bane vil være anderledes.

Den lange akse af SY99's ellipse vil ændre sig, bliver enten større eller mindre, i det, fysikere kalder en "random walk". Baneændringen finder sted på virkelig astronomiske tidsskalaer. Det diffunderer i løbet af titusinder af år. Den lange akse af SY99's ellipse ville ændre sig med hundredvis af astronomiske enheder i løbet af solsystemets 4,5 milliarder år lange historie.

Flere andre ekstreme trans-neptunske objekter med mindre baner viser også diffusion, i mindre skala. Hvor man går hen, flere kan følge. Det er helt plausibelt, at de gradvise virkninger af diffusion virker på de titusinder af små verdener, der kredser i den nære udkant af Oort-skyen (en skal af iskolde objekter i udkanten af ​​solsystemet). Denne blide påvirkning ville langsomt få nogle af dem til tilfældigt at flytte deres baner tættere på os, hvor vi ser dem som ekstreme trans-neptunske objekter.

Imidlertid, diffusion vil ikke forklare Sednas fjerne kredsløb, som har sit nærmeste punkt for langt ude fra Neptun til at den kan ændre sin banes form. Måske fik Sedna sin bane fra en forbipasserende stjerne, for mange år siden. Men diffusion kunne bestemt være at bringe ekstreme trans-neptunske objekter ind fra den indre Oort-sky - uden behov for en Planet Nine. For at finde ud af det med sikkerhed, vi bliver nødt til at gøre flere opdagelser i dette fjerneste område ved hjælp af vores største teleskoper.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.