Scott Sheppard trvá asi 15 minut, než se dostane do práce na ministerstvu zemského magnetismu Carnegieho ústavu, výzkumném zařízení ve Washingtonu, DC, které bylo původně založeno v roce 1904, aby podpořilo expedice k mapování magnetického pole Země. Dnes se v areálu nachází planetární vědci všech oborů, včetně Shepparda, který studuje nebeská těla extrémní vnější sluneční soustavy. Říká, že při chůzi dostává své nejlepší nápady a že je běžně naštván křižovatkami, které vyžadují tolik pozornosti, aby se zabránilo tomu, aby mysl putovala tímto nevysvětlitelně konstruktivním způsobem. Vzhledem k tomu, že je Sheppard přesvědčen, že velká, neobjevená planeta obíhá kolem Slunce daleko za Plutem, lze si jen představit, kde jeho mysl putuje během ranních procházek.
Myšlenka, že obrovská planeta, nazvaná Planet 9 nebo Planet X, existuje v tak velké vzdálenosti, že jsme ji nedokázali najít, má astronomy po celém světě, kteří hledají stopy po obloze. Sheppard, který objevil některé z nejvzdálenějších objektů ve sluneční soustavě, věří, že orbitální dráhy těchto menších planet jsou s největší pravděpodobností utvářeny gravitačním vlivem hypotetické planety 9. A dnes jeho tým oznámil objev další extrémně vzdálená menší planeta - druhý nejznámější známý objekt ve sluneční soustavě podle průměrné vzdálenosti - který opět nese výraznou značku vesmírné horniny v úchopech neobjevené obří planety.
"Jednou za století najdeme planetu, že?" Je tedy čas znovu najít, “říká Sheppard.
Goblin
Nový objekt, oficiálně nazvaný 2015 TG387, obíhá se speciální třídou nebeských těles známých jako objekty Inner Oort Cloud nebo extrémními transneptunskými objekty (ETNO). Tělo skály a ledu, které objevovací tým přezdíval „Goblin“, je v současné době asi 80 astronomických jednotek (AU) od Slunce, nebo asi dvakrát tak daleko, než je průměrná vzdálenost Pluta. Goblin však cestuje po velmi protáhlé oběžné dráze, která jej odvádí k nejvzdálenějším dosahům naší sluneční soustavy a během své 40 000 leté cesty kolem Slunce točí kolem 2300 AU.
Ale stejně zajímavý, jako je aphelion objektu, nebo jeho nejvzdálenější bod od Slunce, je Goblin možná ještě zajímavější pro jeho perihelion nebo jeho nejbližší bod. Menší planeta, která se odhaduje na zhruba 300 kilometrů v průměru (asi jedna sedmina velikosti Pluta), se blíží jen 65 AU (šest miliard mil). Protože jeho nejbližší přístup opravdu není vůbec blízko, Sheppard říká, že Goblin je těžko ovlivněn gravitací masivních planet, jako jsou Jupiter a Neptun.
"Nikdy se nedostane nikde poblíž, kde jsou obrovské planety, " říká. "Jsou tam jen tři z těchto objektů, které tam zůstanou."
Oběžné dráhy nové extrémní trpasličí planety 2015 TG387 a její kolegové Inner Oort Cloud objekty 2012 VP113 a Sedna ve srovnání se zbytkem sluneční soustavy. 2015 TG387 byl objeviteli přezdíván „Goblin“, protože jeho prozatímní označení obsahuje TG a objekt byl poprvé spatřen poblíž Halloweenu. 2015 TG387 má větší poloosovou osu než buď 2012 VP113 nebo Sedna, což znamená, že cestuje mnohem dále od Slunce v nejvzdálenějším bodě na své oběžné dráze, který je kolem 2300 AU. (Roberto Molar Candanosa a Scott Sheppard, s laskavým svolením Carnegie Institution for Science) Dalšími dvěma jsou Sedna a 2012 VP113, které mají perihelii 76 a 80 AU, i když nikdy necestují tak daleko jako Goblin. Když se tyto tři objekty zvažují společně, začnou vytvářet vzrušující obraz jejich vzdálené říše. Jsou odděleny od zbytku sluneční soustavy, imunní vůči jeho vlivu, a přesto se všechny objevují ve stejné části oblohy.
"Když se podíváte na Sednu a podíváte se na VP113 a podíváte se na několik dalších extrémních objektů s těmito velmi vzdálenými oběžnými dráhami, všechny jsou velmi podobné, " říká Sheppard. "Všichni jsou seskupení na stejné části oblohy, všichni přicházejí na perihelion - jejich nejbližší přístup ke slunci - na stejném místě, a vy byste očekávali, že to bude na obloze náhodně." … Proto si myslíme, že tam je větší planeta, protože tyto objekty shazuje do těchto typů orbit. “
Ostatní menší planety obíhají v extrémních vzdálenostech, jako je například FEF 2014, který je nejznámějším známým objektem podle průměrné vzdálenosti, ale mají tendenci se houpat blíže k obřím planetám. 2014 FE72 se může například přiblížit k Slunci než Pluto při nejbližším přístupu. Přesvědčivé vysvětlení těchto objektů je, že putovali příliš blízko k jednomu z plynových obrů v určitém bodě a byli odhozeni do extrémních vzdáleností, téměř úplně vypuzeni - ale když k tomu dojde, skalní objekty inklinují kroužit zpět do blízkosti bodu od odkud byli hodeni.
Když přijde na Goblin, Sedna a 2012 VP113, něco jiného je uvěznilo na osamělé oběžné dráze, zarovnané, ale na rozdíl od našeho malého sousedství planet.
Stín neobjevené planety
Jak je pravděpodobné, že existuje neobjevená masivní planeta, pomalu obíhající slunce každých desetitisíce let v extrémních vzdálenostech, záleží na tom, koho se zeptáte. Sheppard, který objevil desítky menších planet, komet a měsíců, umístil šance na existenci Planet 9 na asi 80 nebo 85 procent - a není ani nejoptimističtější.
"Moje důvěra je asi 99, 84 procent, " říká Konstantin Batygin, planetární astrofyzik a odborný asistent na Kalifornském technologickém institutu. Batygin vytváří teoretické modely vnější sluneční soustavy, aby hledal náznaky Planety 9, rozdrtil čísla na mnoha menších planetách, které se shlukují do různých skupin, a vlivy desítek orbitálních faktorů. Ve svém příspěvku z roku 2016 s kolegou Caltech Michaelem Brownem byl pro Planet 9 zatím uveden nejsilnější případ a dospěl k závěru, že existuje jen zlomek pravděpodobnosti, že k seskupení těchto objektů dojde náhodně.
"Toto tělo je obrovský nový přírůstek, " říká Batygin o skřítkovi. "Velice to posiluje případ pro Planet 9."
Porovnání TG387 2015 při 65 AU se známými planetami Sluneční soustavy. Saturn je vidět na 10 AU a Země je, samozřejmě, na 1 AU, protože měření je definováno jako vzdálenost mezi Sluncem a naší domovskou planetou. (Roberto Molar Candanosa a Scott Sheppard, s laskavým svolením Carnegie Institution for Science) Jiní nejsou tak sebevědomí. "Nechtěl bych jít na úroveň 85 procent." Existují protichůdné důkazy, “říká David Tholen, astronom z Havajské univerzity, který byl součástí týmu, který objevil goblin. Poukazuje na kosmickou loď Cassini, která oběžila Saturn více než 13 let a měřila dynamiku a síly vnější sluneční soustavy. "To slouží jako velmi citlivý detektor dalších věcí tam venku a analýza těchto údajů naznačuje, že nevidíme žádný důkaz pro [Planet 9]."
Ale i když si nekoupí hypotézu Planet 9, většina astronomů souhlasí s tím, že něčím nevysvětlitelným je trhání předmětů, jako je Goblin, od sluneční soustavy. Některé teorie naznačují, že během rané formace Slunce, před více než 4, 5 miliardami let, kdy se formovaly další hvězdy poblíž, mohla extrémní gravitace blízkého hvězdného střetu tyto objekty odtáhnout a nechat je na „zkamenělé“ dráze Sheppard. říká. Alternativně možná existuje dostatečné množství těchto menších planet, že mohou ovlivňovat oběžné dráhy ostatních po mnoho milionů let procesem zvaným samogravitace a postupně se navzájem mlátit dál a dále.
"[Pokud existuje] mnoho z těchto menších planet, jako je Sedna a tento nový předmět, samozřejmě vyvíjejí na sebe gravitační síly, " říká Ann-Marie Madigan, docentka astrofyziky na University of Colorado, Boulder, která studuje modely vlastní gravitace na vzdálených objektech sluneční soustavy. Říká, že tyto malé planety jsou „tak daleko od vnitřní sluneční soustavy, s obřími planetami a takovými věcmi mohou být tyto [vlastní gravitační] síly skutečně extrémně silné. … Tam venku nepotřebujete další planetu. “
Madigan připouští, že vlastní gravitace nedokáže vysvětlit všechno o oběžných drahách vzdálených menších planet, jako je zarovnání podél jejich „délky perihelie“, podobné hlavním osám eliptických drah. A existují i jiné „vnější síly“, o nichž je třeba uvažovat, říká Sheppard, jako je galaktický příliv - kolektivní gravitační síla všeho na Mléčné dráze, včetně supermasivní černé díry v jejím středu. Teorie, které předpovídají existenci planety 9, berou v úvahu všechny tyto vlivy, ale může se hrát i neznámý proces.
"To je skvělé, " říká Michele Bannister, planetární astronom na Královské univerzitě v Belfastu ve Velké Británii, který v letech 2013 až 2017 spoluzakladal průzkum o původu vnější sluneční soustavy (OSSOS), který detekoval 840 vzdálených menších planet. "Máme celou řadu teorií, které se snaží vysvětlit tuto populaci." To je známka dobrého zdravého aktivního pole. “
Zúžení hledání
Sheppard porovnává shlukování Goblin, Sedna a 2012 VP113 se vztahem mezi Neptunem a Pluto. Přestože Neptun protíná orbitální dráhu Pluta, dvě planetární těla se nikdy nepřibližují k sobě, protože jsou uzavřena v gravitačním vztahu - známém jako rezonance -, který způsobí, že Pluto obíhá dvakrát za každé tři oběžné dráhy Neptunu. Pokud jste nevěděli, kde byl Neptun, můžete obří planetu přesně určit pozorným pozorováním Pluta. Přestože by tyto tři extrémně vzdálené menší planety nebyly uzavřeny do takového stabilního vztahu s planetou 9, mohlo by dojít k podobnému gravitačnímu vztahu.
Pokud jsou však menší planety v gravitačním tanci s planetou 9, mohlo by to znamenat, že velká planeta je daleko, daleko - v blízkosti aphelionu její orbity zhruba 1 000 AU od slunce. Máme jen hrubou představu o velikosti planety 9 - mezi dvojnásobkem a čtyřnásobkem velikosti Země, pokud existuje - a nemůžeme určit její množství světla, které odráží, což ztěžuje hledání. Jediným důvodem, proč jsme byli schopni najít menší vzdálené objekty, jako je Goblin, je to, že jsou blízko jejich nejbližšího přístupu, viditelné jen na okamžik hvězdného času, než se vrátí zpět do stínů.
Objevovací snímky 2015 TG387 pořízené na 8 metrů dlouhém dalekohledu Subaru se nacházejí na vrcholu Mauna Kea na Havaji dne 13. října 2015. Snímky byly pořízeny s odstupem asi 3 hodin. 2015 TG387 lze vidět pohybující se mezi obrazy blízko centra, zatímco mnohem vzdálenější hvězdy a galaxie jsou nehybné. Obrázek poskytuje Scott Sheppard. (Obrázek poskytl Scott Sheppard) "Devadesát devět procent jejich oběžné dráhy bychom je nenalezli, " říká Sheppard. "Takže jen najdeme špičku ledovce."
Hon na Planet 9 trpí vážným nedostatkem dat - prozatím. Je obtížné vyvodit statistické závěry s tak malou velikostí vzorku menších planet, zejména pokud pravděpodobně existují tisíce. "Každá z těchto detekcí zahrnuje obrovskou, neviditelnou populaci, " říká Bannister. "A tak observační předpojatost může skutečně ovlivnit závěry, které vyvodíte o existenci této obrovské neviditelné populace a o tom, jaké tvary obíhají ve vesmíru a co potenciálně jsou formovány nebo by mohly být formovány."
Goblin byl poprvé spatřen v roce 2015 japonským osmimetrovým dalekohledem Subaru na Mauna Kea na Havaji, ale menší planeta je tak daleko, že před dalekohledem na oběžné dráze v Chile a Arizoně bylo třeba dalekohledů sledovat tři roky. vypočítané, odhalující jeho skutečnou cestu a vzdálenost. Bylo objeveno několik dalších menších planet, a když astronomové upřesní své orbitální parametry, budou mít lepší představu o tom, kde je masivní planeta skryta - pokud vůbec.
Subaru Telescope on Mauna Kea, Hawaii. (Wikimedia Commons / CC 2.0) "Skutečnost, že Planet 9 je na konci dne buď tam, nebo ne, a matematika, kterou jsem udělal, je správná nebo špatná, je ve skutečnosti krásně přitažlivým aspektem celého tohoto problému, " říká Batygin. "To není jeden z těchto problémů, kde o tom můžete spekulovat, dokud nezemřete." … Myslím, že příštích 10 let je dost času. “
Pokračující průzkumy oblohy pomocí dalekohledů, jako je Subaru a nových observatoří, jako je Velký synoptický průzkumný dalekohled (LSST) - který bude mít největší digitální fotoaparát na světě s 3, 2 gigapixely, o velikosti malého auta - objeví ještě více objektů jak naše chápání sluneční soustavy roste. Další astronomické práce, jako je druhé vydání dat z kosmického dalekohledu Gaia, pomáhají vylepšovat naše modely pohybu hvězd v historii galaxie a dále zpřísňují omezení na extrémně vzdálených menších planetách.
Pokud a kdy všechny tyto práce povedou k objevu planety 9, Sheppard říká: „bude to triumf vědy.“
