Hvorfor finner vi bare denne såkalte "Planet Nine"?

Denne uken avslørte et par kaltech-astronomer bevis på en niende planet i solsystemet. Selv om 20 ganger lenger fra solen enn Neptun, er denne såkalte "Planet Nine" også omtrent ti ganger mer massiv enn Jorden.

Vi sier bevis, men ikke bevis, fordi den beryktede "Pluto Killer", Mike Brown, og hans kollega, Konstantin Batygin, ikke har observert planeten direkte. I stedet, som en god kriminell etterforskning, har vi alle ledetråder som peker på en planetarisk mistenkt.

Nå er det bare et spørsmål om å finne den dårlige klippen.

Så hvorfor tok det så lang tid for astronomer til å plukke opp på sporet av noe så stort som Planet Nine? Hvordan fløy det under nesen vår hele tiden? Og hvorfor er det at vi fortsatt ikke engang faktisk funnet den?

La oss starte fra begynnelsen og først bli kjent med Kuiper Belt: Solsystemet i området utenfor Neptunens bane. Som Brown fortalte Omvendt På onsdag blir de forskjellige objetsene som omgir Kuiperbeltet, fordelt og roterende rundt solen på sine egne unike måter. Det er ingen grunn til å tro at de ville vise lignende bevegelsesmønstre av noe slag.

Og likevel, i 2014, en av Browns postdocs medforfattere et papir som illustrerte hvordan 13 av de fjerneste gjenstandene i Kuiperbeltet som var rundt om solen, var merkelig liknende. Brown tok merke til, og begynte en mer grundig observasjon av disse gjenstandene med Batygin.

Paret la merke til de seks mest fjerne av de 13 objektene alle hadde elliptiske baner rundt solen. Det er en ganske merkelig tilfeldighet selv, men til og med weirder er det faktum at alle banene også spredte seg i samme romlige retning. Brown likner dette for å se flere hender på samme klokke som alle peker mot det samme nummeret - selv om alle hender beveger seg til forskjellige priser.

Videre vipper omløpene til de seks gjenstandene alle rundt 30 grader i samme retning. Det er bare en 0,007 prosent sjanse for det som skjer. Noe forårsaket en stor forstyrrelse som ville påvirke alle seks gjenstander på samme måte. Skriv inn ideen om en niende planet.

Det er viktig å merke seg at for å identifisere slike mønstre og trender blant orbitalobjekter i rommet, må du observere dem i veldig lang tid - i det minste flere måneder. Brown og Batygin tilbrakte omtrent et år, bare å lage observasjoner og samle inn nok data for å verifisere disse mønstrene som ville foreslå eksistensen av en niende planet.

Det er lett å forstå at å ta på et slikt prosjekt betyr å blokkere mye tid for noe som kan eller ikke kan skille seg ut. Ingen tid brukt i vitenskapelig studie er faktisk virkelig bortkastet eller forgjeves, men hvis Brown og Batygin faktisk fant ut at ingen slike mønstre eksisterte, hadde resultatene blitt diskutert som en fotnote - ikke et papir.

Uansett er nøkkelen til å forstå hva som foregår i denne situasjonen tyngdekraften. Du trenger et objekt eller en serie objekter som kan utøve nok tyngdekraften for å holde en underbefolkning av objekter samlet sammen. Brown og Batygin utelukket raskt at flere gjenstander var årsak, da dette ville ha krevd at Kuiper Belt skulle bli fylt med 100 ganger mer masse enn det faktisk hadde.

Den neste beste forklaringen var en planet. En stor en.

Hvis ditt første instinkt er å ta et teleskop og se etter planeten, gratulerer: Du ville være en forferdelig forsker. Plassen er stor. Hvis du vil bruke tiden din effektivt, må du være mye mer sikker på hvor du skal se om du ikke vil bruke resten av livet ditt og stirre i mørket.

Astronomene løp en rekke simuleringer som ville plassere et planetarisk objekt i nærheten under forskjellige forhold og se hvilken som var korrelert med orbitaldataene de hadde samlet. De hadde ikke mye lykke til, i det som i utgangspunktet var en ulykke, kjørte de en simulering med en planet i en anti-rettet bane. Det betyr at når den mistenkte planeten vil være ved sin nærmeste tilnærming til solen - en posisjon kjent som sin "perihelion" - den er også 180 grader overfor perihelen av alle andre kjente objekter. Og i denne konfigurasjonen lagde simuleringen opp med dataene.

Brown og Batygin trodde de gjorde noe galt. "Din naturlige respons er" Denne orbitale geometrien kan ikke være riktig, "sa Batygin i en uttalelse.

"Dette kan ikke være stabilt på lang sikt fordi dette vil føre til at planeten og disse objektene møtes og etter hvert kolliderer," sa Batygin.

Ikke så i dette tilfellet, takket være noe som kalles middelmotstandsbestandighet, hvor objekter som nærmer seg hverandre utveksler energi for å holde seg i konflikt, og opprettholde stabile baner. Planet Nine skyver forsiktig båndene til andre fjerne Kuiper Belt-objekter slik at alle ting er trygge og ingen blir skadet.

Dette er et veldig merkelig slags orbital fenomen - og absolutt ikke en astronomer ville umiddelbart tenke på når man prøver å forklare planets bevegelse.Men i dette tilfellet gir denne forklaringen ikke bare en god forklaring på hvordan og hvorfor de tidligere nevnte seks gjenstandene beveger seg slik de gjør. Det legger også lys på hvorfor Sedna og 2012 VP113, to andre Kuiper Belt-objekter, ikke er gravitasjonsmessig påvirket av Neptune, slik andre Kuiper Belt-objekter er - fordi Planet Nine trekker dem bort fra den åttende planeten.

Videre matcher denne simuleringen også posisjonene til fire andre objekter med baner som beveger seg langs en vinkelrett linje fra Neptunen og en annen gjenstand - som vi nå vet, er Planet Nine.

Så hva gir alle disse dataene oss? I utgangspunktet er det eneste vi vet sikkert hva Planet Nines grove bane ser ut. Og det er en ganske lang bane - det tar noe som 10.000 til 20.000 år for objektet å fullføre en full bane rundt solen. Samlet sett vil forsøk på å finne Planet Nine være som å lete etter en nål i en høstack: Du leter etter noe som i seg selv er veldig tydelig, men bare et lite speck i det store rommet.

Siden Batygin og Brown bare nettopp publiserte sine funn, starter racen i hovedsak nå. Hvis planeten befinner seg i svært fjerne deler av sin bane, er bare verdens største teleskoper - som W.M. Keck Observatory og Subaru Telescope, både på Hawaii - finner det. Hvis det er nærmere, har mindre kraftige instrumenter sjansen til å oppdage det først.

Hvis du har tenkt på å finne den først, må du gjøre veien til en av disse teleskopene pronto. Og mens du er i det, bør du pusse opp reglene for å navngi planeter!