Začátkem letošního roku média uvedla, že američtí vědci K. Batygin a M. Brown z Kalifornského technologického institutu v Pasadeně objevili novou planetu ve sluneční soustavě. Je mimo Pluto a má podobnou velikost jako Pluto.
Tato planeta se točí kolem Slunce na protáhlé oběžné dráze s frekvencí 15 tisíc let. Ve svém chemickém složení je velmi podobný Uranu a Neptunu. Podle vědců byl tento objekt vyražen z protoplanetárního disku poblíž Slunce asi před 4,5 miliardami let.
Nejbližší vzdálenost mezi touto planetou a Sluncem je asi 200 astronomických jednotek. Vědci odhadují maximální vzdálenost na 600-1200 astronomických jednotek. Lze tedy předpokládat, že oběžná dráha planety přesahuje Kuiperův pás, kde se nachází Pluto.
Potvrzení existence nového nebeského tělesa trvá pět let a v případě pozitivního výsledku se z objeveného objektu může stát devátá planeta sluneční soustavy. Je třeba říci, že byly také učiněny dřívější pokusy o hledání Planety X, které vedly k objevu planet jako Neptun (1864) a Pluto (1930).
Astronomové právě hledají. Jde o to, že přesné souřadnice nové planety nebyly stanoveny, vědci pouze naznačili tu část oblohy, ve které se může nacházet.
Poté, co byl v roce 2003 objeven další transneptunský objekt Sedna, dospěli vědci k závěru, že na okraji sluneční soustavy je další objekt, který ovlivňuje oběžné dráhy planet Kuiperova pásu. Sedna, což je 76 astronomických jednotek od Slunce, musí být chráněna před vlivem existujících planet. Ale když byly objeveny další transneptunské objekty (2012 GB17, 2012 VP113), bylo zřejmé, že něco ovlivňuje jejich trajektorie.
V průběhu astrofyzikálních studií Batygin a Brown oznámili podobnost oběžných drah všech známých objektů umístěných za oběžnou dráhou Neptunu ve vzdálenosti více než 230 astronomických jednotek od Slunce. Vědci zároveň odhadli pravděpodobnost náhodné shody oběžných drah na maximálně 0,007 procenta. Oběžné dráhy těchto objektů, které jsou umístěny ve větší vzdálenosti od Slunce než jiná transneptunská tělesa, mají navíc podobné vlastnosti, které podle astrofyziků lze vysvětlit pouze přítomností jedné, deváté planety sluneční soustavy.
Vědci si jsou jisti, že nová planeta musí být dostatečně daleko od hvězdy a masivní, aby mohla ovlivnit oběžné dráhy všech transneptunských objektů a Sedny v té části vesmíru, kde gravitační pole známých planet nepřesahuje. Vědci vytvořili matematický model, který opět prokázal existenci malých objektů, jejichž oběžné dráhy jsou kolmé na rovinu zbytku sluneční soustavy. Astrofyzici navrhli, že těmito objekty mohou být asteroidy Kentaury, které se nacházejí mezi dráhami Neptunu a Jupitera. Stojí za zmínku, že dřívější astronomové nemohli odhadnout trajektorii jejich pohybu.
Propagační video:
Brown a Batygin ve své práci zvažovali několik hlavních parametrů transneptunských těl. Prvním z nich je argument pericentra, tj. Úhel, který spojuje orbitální bod nejblíže ke Slunci (perihelion) a samotnou hvězdu a směr od Slunce k bodu, kde tělo překračuje nebeský rovník. Druhým argumentem je úhel mezi jarní rovnodenností, kde hvězda prochází nebeským rovníkem, a směrem k vzestupnému uzlu. Třetím argumentem je úhel mezi ekliptikou (sklonem) a rovinou oběžné dráhy. Tyto parametry byly transformovány, aby ukázaly, kde je perihélium oběžné dráhy a kde bude promítán pól oběžné dráhy.
Orbitální póly všech šesti tranneptuniánských objektů a perihelionových bodů, jak ukazuje model, jsou seskupeny takovým způsobem, že pravděpodobnost jejich dopadu na novou planetu je více než 99 procent. Ve stejné době má dalších charakteristik také dalších třináct těles, které jsou ve vzdálenosti 100-300 astronomických jednotek od Slunce, ale pravděpodobnost náhody v tomto případě nepřesahuje pět procent. Získaná data naznačují hmotnost nové planety a konfiguraci její oběžné dráhy. K určení těchto charakteristik museli vědci simulovat evoluční proces rané sluneční soustavy. Model zahrnoval 40 embryí nebeských objektů (planetesimals), které jsou vytvořeny z prachu protoplanetárního disku.
Ve vytvořeném modelu byly tyto objekty odstraněny do maximální vzdálenosti od Slunce 150 - 550 astronomických jednotek a jejich perihelion byl ve vzdálenosti 30 - 50 astronomických jednotek. Vědci zvážili časový interval rovný 4 miliardám let. V průběhu svého výzkumu sledovali, jak by se tyto nebeské objekty chovaly pod vlivem gravitačních polí známých planet a planety X.
V modelu se vědci pokusili vybrat různé parametry oběžné dráhy nové planety a umístit ji do různých vzdáleností od Slunce. Byly zváženy tři možnosti pro hmotnost objektu: 0,1, 1 a 10 hmot Země. Nakonec vědci obdrželi více než 190 různých modelů.
Výzkum ukázal mnoho zajímavých věcí souvisejících s pohybem planetisimel na oběžné dráze. Pohybují se na nestabilních chaotických drahách a mohou na sebe narazit nebo vyletět z protoplanetárního disku. Po nějaké době se trajektorie těchto nebeských objektů stabilizují. Astronomové vybrali parametry oběžných drah, jejichž perihélium bylo přibližně 80 astronomických jednotek, protože taková nebeská tělesa jsou ve skutečnosti k dispozici pro pozorování. Vědci se rozhodli nekontrolovat jednotlivé objekty, ale okamžitě zkontrolovali celé rozsahy orbitálních hodnot.
Poté bylo náhodně vybráno 13 objektů, které byly odstraněny ze Slunce v maximální vzdálenosti. Tento náhodný výběr byl proveden několikrát. Bylo zjištěno, že jen velmi málo simulací poskytuje nulovou pravděpodobnost. A pouze když se hmotnost Planety X rovnala jedné nebo deseti hmotám Země, sada simulací odpovídala pozorovaným procesům.
Vědci navrhli, aby záhadná planeta, pokud má stejnou hmotnost jako Země, měla být od Slunce vzdálena 200 astronomických jednotek a perihelion by měl dosáhnout 60 astronomických jednotek. Jednoduše řečeno, nová planeta by se měla pohybovat po velmi protáhlé trajektorii. Tuto možnost však vědci odmítli, protože do ní nebyl zahrnut Kuiperův pás.
Pokud předpokládáme, že nová planeta je desetkrát větší a masivnější než Země, pak můžete získat několik docela přijatelných možností. Vědci zároveň neuvažovali o možnostech, kdy hmotnost nové planety převyšuje hmotnost Země více než 10krát, a proto je nutný další výzkum.
K určení dalších orbitálních parametrů byla použita 3D simulace, včetně orbitálního sklonu a argumentu perihelion. Ve výsledku bylo možné zjistit, že sklon oběžné dráhy nového nebeského objektu se může pohybovat od 20 do 40 stupňů.
Podle astronomů je nová planeta stejně jako mnoho obřích exoplanet plynným obrem. Vědci dříve dokázali, že je možné vypočítat poloměr takových nebeských objektů podle jejich hmotnosti díky existenci statistického vztahu mezi těmito charakteristikami, který se rovná přibližně 0,34. Můžete tedy vypočítat přibližný poloměr deváté planety ve sluneční soustavě - od dvou do devíti poloměrů Země. S největší pravděpodobností je tato planeta ledovým obrem, jako je Uran nebo Neptun.
Je třeba také poznamenat, že vědci se pokusili předpovědět, které astronomické služby by mohly objevit novou planetu. Nástrojem, který to dokáže, jsou pozemní dalekohledy programu CRTS, stejně jako dalekohledy s rychlou odezvou a panoramatické průzkumy Survey a Pan-STARRS. Jedním z nejsilnějších je japonský dalekohled Subaru, který od roku 2015 pozoruje část oblohy, na které se údajně nachází většina oběžné dráhy deváté planety. Je docela možné, že po nějaké době budou vědci schopni potěšit novými informacemi o planetě X.