Mystiske kredsløb i det yderste af solsystemet er ikke forårsaget af Planet Ni

Nogle objekters mærkelige baner i det fjerneste af vores solsystem, hypotese af nogle astronomer at være formet af en ukendt niende planet, kan i stedet forklares ved den kombinerede tyngdekraft af små objekter, der kredser om Solen ud over Neptun, siger forskere.

Den alternative forklaring til den såkaldte 'Planet Nine' hypotese, fremsat af forskere ved University of Cambridge og American University of Beirut, foreslår en skive, der består af små iskolde legemer med en samlet masse som er så meget som ti gange Jordens. Når det kombineres med en forenklet model af solsystemet, tyngdekraften på den hypotesediske kan forklare den usædvanlige orbitale arkitektur, som nogle objekter udviser i solsystemets ydre rækkevidde.

Mens den nye teori ikke er den første, der foreslår, at gravitationskræfterne fra en massiv skive lavet af små objekter kunne undgå behovet for en niende planet, det er den første sådan teori, som er i stand til at forklare de væsentlige træk ved de observerede baner, mens den tager højde for massen og tyngdekraften af ​​de andre otte planeter i vores solsystem. Resultaterne er rapporteret i Astronomisk Tidsskrift .

Uden for Neptuns kredsløb ligger Kuiperbæltet, som er opbygget af små kroppe tilovers fra dannelsen af ​​solsystemet. Neptun og de andre gigantiske planeter påvirker tyngdekraften objekterne i Kuiperbæltet og videre, samlet kendt som trans-neptunske objekter (TNO'er), som omkranser Solen på næsten cirkulære stier fra næsten alle retninger.

Imidlertid, astronomer har opdaget nogle mystiske outliers. Siden 2003 har omkring 30 TNO'er på stærkt elliptiske baner er blevet opdaget:de skiller sig ud fra resten af ​​TNO'erne ved at dele, gennemsnitlig, samme rumlige orientering. Denne type klynger kan ikke forklares af vores eksisterende otte-planet solsystemarkitektur og har ført til, at nogle astronomer har antaget, at de usædvanlige baner kunne være påvirket af eksistensen af ​​en endnu ukendt niende planet.

'Planet Nine'-hypotesen antyder, at for at tage højde for disse TNO'ers usædvanlige kredsløb, der skulle være en anden planet, menes at være omkring ti gange mere massiv end Jorden, lurer i de fjerne dele af solsystemet og 'hyrder' TNO'erne i samme retning gennem den kombinerede effekt af dens tyngdekraft og den af ​​resten af ​​solsystemet.

"Planet Ni-hypotesen er fascinerende, men hvis den formodede niende planet eksisterer, det har hidtil undgået opdagelse, " sagde medforfatter Antranik Sefilian, en ph.d. studerende ved Cambridges Institut for Anvendt Matematik og Teoretisk Fysik. "Vi ville se, om der kunne være en anden, mindre dramatisk og måske mere naturlig, årsag til de usædvanlige baner, vi ser i nogle TNO'er. Vi troede, i stedet for at tillade en niende planet, og så bekymre dig om dens dannelse og usædvanlige kredsløb, hvorfor ikke blot redegøre for tyngdekraften af ​​små genstande, der udgør en skive ud over Neptuns kredsløb, og se, hvad den gør for os?"

Professor Jihad Touma, fra det amerikanske universitet i Beirut, og hans tidligere studerende Sefilian modellerede den fulde rumlige dynamik af TNO'er med den kombinerede virkning af de gigantiske ydre planeter og en massiv, forlænget skive ud over Neptun. Duoens beregninger, som voksede ud af et seminar på det amerikanske universitet i Beirut, afslørede, at en sådan model kan forklare de forvirrende rumligt klyngede baner for nogle TNO'er. I processen, de var i stand til at identificere områder i diskens masse, dens 'rundhed' (eller excentricitet), og fremtvang gradvise skift i dens orienteringer (eller præcessionshastighed), som trofast gengav de afvigende TNO-baner.

"Hvis du fjerner planet ni fra modellen og i stedet tillader masser af små objekter spredt over et bredt område, kollektive attraktioner mellem disse objekter kunne lige så nemt forklare de excentriske baner, vi ser i nogle TNO'er, " sagde Sefilian, som er Gates Cambridge Scholar og medlem af Darwin College.

Tidligere forsøg på at estimere den samlede masse af objekter ud over Neptun har kun lagt op til omkring en tiendedel af Jordens masse. Imidlertid, for at TNO'erne skal have de observerede baner, og at der ikke er nogen planet ni, modellen fremsat af Sefilian og Touma kræver, at Kuiperbæltets samlede masse er mellem et par til ti gange Jordens masse.

"Når man observerer andre systemer, vi studerer ofte skiven, der omgiver værtsstjernen, for at udlede egenskaberne af enhver planet i kredsløb omkring den, " sagde Sefilian. "Problemet er, når du observerer disken inde fra systemet, det er næsten umuligt at se det hele på én gang. Selvom vi ikke har direkte observationsbeviser for disken, det har vi heller ikke til Planet Nine, Derfor undersøger vi andre muligheder. Alligevel, det er interessant at bemærke, at observationer af Kuiper bælte-analoger omkring andre stjerner, samt planetdannelsesmodeller, afsløre massive restpopulationer af affald.

"Det er også muligt, at begge ting kunne være sande - der kunne være en massiv skive og en niende planet. Med opdagelsen af ​​hver ny TNO, vi samler flere beviser, der kan hjælpe med at forklare deres adfærd."