Waarom vinden we dit nu zogenaamd 'Planet Nine'?

Deze week ontdekten een paar Caltech-astronomen het bewijs van een negende planeet in het zonnestelsel. Hoewel 20 keer verder van de zon dan Neptunus, is deze zogenaamde 'planeet negen' ook ongeveer tien keer zo massief dan de aarde.

We zeggen bewijs, maar geen bewijs, omdat de beruchte "Pluto Killer", Mike Brown, en zijn collega, Konstantin Batygin, de planeet niet echt hebben waargenomen. In plaats daarvan hebben we, net als een goed strafrechtelijk onderzoek, alle aanwijzingen die wijzen op een planetaire verdachte.

Nu is het gewoon een kwestie van de verdomde rots vinden.

Dus waarom duurde het zo lang voordat astronomen eindelijk het spoor van iets zo groots als Planet Nine oppikten? Hoe vloog het de hele tijd onder onze neus? En waarom is het dat we nog steeds niet eens echt zijn gevonden het?

Laten we bij het begin beginnen en eerst kennismaken met Kuipergordel: de regio van het zonnestelsel buiten de baan van Neptunus. Zoals Brown heeft verteld omgekeerde op woensdag worden de verschillende objets die rond de Kuipergordel zippen op hun eigen unieke manieren rond de zon verdeeld en rondgedraaid. Er is geen reden om te denken dat ze vergelijkbare bewegingspatronen van welke aard dan ook zouden vertonen.

En toch, in 2014, was een van de postdocs van Brown co-auteur van een paper dat illustreerde hoe 13 van de meest verre voorwerpen in de Kuipergordel die in een baan rond de zon zaten vreemd op elkaar leken. Brown merkte op en begon een meer diepgaande observatie van deze objecten met Batygin.

Het paar merkte op dat de zes meest afgelegen van de 13 objecten allemaal elliptische banen rond de zon hadden. Dat is een vrij raar toeval zelf, maar nog vreemder is het feit dat alle banen ook in dezelfde ruimtelijke richting zwenkten. Brown vergelijkt dit met het zien van meerdere handen op dezelfde klok die allemaal naar hetzelfde nummer verwijzen - ook al bewegen alle wijzers in verschillende snelheden.

Verder kantelen de banen van de zes objecten allemaal op ongeveer 30 graden in dezelfde richting. Er is slechts 0,007 procent kans dat dat gebeurt. Iets veroorzaakte een storing die groot genoeg was en alle zes objecten op dezelfde manier zou beïnvloeden. Betreed het idee van een negende planeet.

Het is belangrijk om hier op te merken dat om dit soort patronen en trends van baanobjecten in de ruimte te identificeren, je ze heel lang moet observeren - op zijn minst enkele maanden. Brown en Batygin besteedden ongeveer een jaar aan het maken van waarnemingen en het verzamelen van voldoende gegevens om deze patronen te verifiëren die het bestaan ​​van een negende planeet zouden suggereren.

Het is gemakkelijk te begrijpen dat het ondernemen van een dergelijk project betekent dat je veel tijd moet blokkeren voor iets dat zich wel of niet kan voordoen. Geen tijd doorgebracht in wetenschappelijk onderzoek is ooit echt verspild of tevergeefs, maar als Brown en Batygin eigenlijk ontdekten dat dergelijke patronen niet bestonden, zouden de resultaten zijn besproken als een voetnoot - niet als een paper.

Hoe dan ook, de sleutel tot het begrijpen van wat er in deze situatie aan de hand is, is zwaartekracht. U hebt een object of een reeks objecten nodig die voldoende zwaartekracht kunnen uitoefenen om een ​​subpopulatie van objecten bij elkaar te houden. Brown en Batygin vielen snel uit dat meerdere objecten een oorzaak waren, omdat dit zou vereisen dat de Kuipergordel 100 maal meer werd bevolkt dan hij in werkelijkheid bezit.

De volgende beste verklaring was een planeet. Een grote.

Als je eerste instinct is om een ​​telescoop te pakken en op zoek te gaan naar de planeet, gefeliciteerd, dan zou je een vreselijke wetenschapper zijn. De ruimte is groot. Als je je tijd effectief wilt gebruiken, moet je veel zekerder zijn over waar je moet kijken als je de rest van je leven niet in het donker wilt staren.

De astronomen hebben een reeks simulaties uitgevoerd die een planetair object in de buurt zouden plaatsen onder verschillende omstandigheden en zouden zien welke correleerde met de orbitale gegevens die ze hadden verzameld. Ze hadden niet veel geluk totdat ze, in wat in feite een ongeluk was, een simulatie met een planeet in een anti-uitgelijnde baan deden. Dat betekent dat de verdachte planeet het dichtst bij de zon zou komen - een positie die bekend staat als zijn "perihelium" - het is ook 180 graden tegenover het perihelium van alle andere bekende objecten. En in deze configuratie is de simulatie in lijn met de gegevens.

Brown en Batygin dachten dat ze iets verkeerd deden. "Uw natuurlijke reactie is:" Deze orbitale geometrie kan niet gelijk hebben ", zei Batygin in een verklaring.

"Dit kan niet op de lange termijn stabiel zijn, omdat dit er uiteindelijk toe zou leiden dat de planeet en deze objecten elkaar ontmoeten en uiteindelijk botsen," zei Batygin.

Niet zo in dit geval, dankzij iets dat 'mean-motion'-weerstand wordt genoemd, waarbij objecten die elkaar naderen energie uitwisselen om te voorkomen dat ze botsen en stabiele banen behouden. Planet Nine duwt voorzichtig de banen van andere verre Kuiper Belt-objecten zodat alles veilig is en niemand gewond raakt.

Dit is een heel vreemd soort orbitaal fenomeen - en zeker niet één astronoom zou onmiddellijk denken aan wanneer hij de beweging van planeten probeert uit te leggen.Maar in dit geval biedt deze uitleg niet alleen een goede verklaring voor hoe en waarom de eerder genoemde zes objecten bewegen zoals ze doen. Het werpt ook licht op waarom Sedna en 2012 VP113, twee andere Kuipergordelobjecten, niet door de zwaartekracht worden beïnvloed door Neptunus zoals andere Kuipergordelobjecten zijn - omdat Planet Nine ze weghaalt van de achtste planeet.

Bovendien komt deze simulatie ook overeen met de posities van vier andere objecten met banen die langs een loodrechte lijn van Neptunus bewegen en die van een ander object - waarvan we nu weten dat het planeet negen is.

Dus wat geeft al deze gegevens ons? Kortom, het enige dat we zeker weten is hoe de ruwe baan van Planet Nine eruit ziet. En het is een vrij lange baan - het duurt ongeveer 10.000 tot 20.000 jaar voordat het object een volledige baan rond de zon heeft voltooid. Globaal, het proberen om Planet Nine te vinden zal zoiets zijn als zoeken naar een speld in een hooiberg: je bent op zoek naar iets dat op zichzelf heel verschillend is, maar slechts een klein stipje in de uitgestrektheid van de ruimte.

Omdat Batygin en Brown hun bevindingen pas hebben gepubliceerd, begint de race nu eigenlijk. Als de planeet zich in zeer verre delen van zijn baan bevindt, zijn alleen 's werelds grootste telescopen - zoals de W.M. Keck Observatory en de Subaru Telescope, beide op Hawaii - zullen het vinden. Als het dichterbij is, hebben minder krachtige instrumenten de kans om het eerst te herkennen.

Als u van plan bent om het eerst te vinden, kunt u beter naar een van deze telescopen gaan. En terwijl je bezig bent, poets je de regels voor het benoemen van planeten!