Sterrekunde

Hoe het Batygin geskat toe Planet Nine uitgestoot is?

Hoe het Batygin geskat toe Planet Nine uitgestoot is?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Konstantin Batygin het beraam dat as Planet Nine uitgeskiet sou word, dit 3-10 miljoen jaar na die vorming van die Sonnestelsel uitgestoot sou word.

Ek is nuuskierig hoe hy tot hierdie figuur gekom het. Was dit deur simulasies van die vroeë sonnestelsel, 'n voorspelling van die opstelling van wentelbane op daardie tydstip, of iets heeltemal anders?


Bladsy 12 van Batygin & Brown (2016) sê dat 'n scenario vir spekulatiewe vormings gebruik kan word uit onlangse simulasies van die vorming van sonnestelsels deur Bromley & Kenyon en deur Izidoro et al. Dit dui daarop dat die kern van 'n ontluikende ysreus baie vroeg in die geskiedenis van die sonnestelsel uitgeskiet kon word om die eienskappe van die waargenome planete te verklaar; die vorming van Uranus en Neptunus het waarskynlik gepaard gegaan met ten minste nog een ysreus.

Die bron van die eis wat u noem, is eintlik 'n artikel van Eric Hand in Science Magazine. Hy het daarop gewys dat, om te verklaar waarom hierdie planeet uitgegooi is, maar steeds 'n deel van die sonnestelsel in 'n veel wyer baan bly, moet dit vertraag word deur die oorblywende gas in die protosolêre skyf. Ek neem aan dat die 10 miljoen jaar 'n (onsekere) boonste limiet op die verspreiding van die skyf is, en ek sou raai dat die 3 miljoen jaar ondergrens net is hoe lank dit neem om 'n ysreuskern van 10 Aarde op die afstand van Neptunus te vorm. .


Hoe Planet Nine moontlik tot die rand van die sonnestelsel verban is

Super-Aarde, ook bekend as mini-Neptunes, omdat dit gasagtig of rotsagtig kan wees, is van die mees algemene planete in die Melkweg. Honderde is die afgelope twee dekades in ander sonnestelsels opgemerk, maar tog blyk dit niemand was tuis nie.

Maar nou sê Konstantin Batygin en Michael Brown, astrofisici van die California Institute of Technology, dat hulle 'n oortuigende saak kan maak vir 'n super-Aarde hier in ons sonnestelsel.


Planet Nine - Sterrekundiges vind bewyse van 'n ware negende planeet in ons sonnestelsel

Hierdie artistieke weergawe toon die verre uitsig vanaf Planet Nine na die son. Daar word vermoed dat die planeet gasagtig is, soortgelyk aan Uranus en Neptunus. Hipotetiese weerlig verlig die nagkant.

Wetenskaplikes van die California Institute of Technology het bewyse ontdek van 'n reuse-planeet wat 'n bisarre, baie langwerpige baan in die buitenste sonnestelsel opspoor.

Die nuut ontdekte voorwerp, wat die navorsers die bynaam Planet Nine het, het 'n massa van ongeveer 10 keer die aarde en wentel gemiddeld ongeveer 20 keer verder van die son af as Neptunus (wat 'n gemiddelde afstand van 2,8 miljard myl om die son wentel) . In werklikheid sou dit hierdie nuwe planeet tussen 10 000 en 20 000 jaar neem om net een volle wentelbaan om die son te maak.

Die navorsers, Konstantin Batygin en Mike Brown, het die bestaan ​​van die planeet ontdek deur middel van wiskundige modellering en rekenaarsimulasies, maar het die voorwerp nog nie direk waargeneem nie.

"Dit sou 'n ware negende planeet wees," sê Brown, die Richard en Barbara Rosenberg-professor in planetêre sterrekunde. 'Daar is nog net twee ware planete ontdek sedert die antieke tyd, en dit sou 'n derde wees. Dit is 'n redelik groot deel van ons sonnestelsel wat nog daar is, wat nogal opwindend is. '

Brown merk op dat die vermeende negende planeet - ongeveer 5 000 keer die massa van Pluto - genoeg is om nie te debatteer of dit 'n ware planeet is nie. Anders as die klas kleiner voorwerpe wat tans bekend staan ​​as dwergplanete, oorheers Planet Nine swaartekrag in sy omgewing van die sonnestelsel. In werklikheid oorheers dit 'n gebied wat groter is as enige van die ander bekende planete - 'n feit wat Brown sê, maak dit 'die grootste planeet van die planete in die hele sonnestelsel'.

Batygin en Brown beskryf hul werk in die huidige uitgawe van die Astronomical Journal en wys hoe Planet Nine help om 'n aantal geheimsinnige kenmerke van die veld van ysige voorwerpe en puin buite Neptunus, bekend as die Kuiper-gordel, te verklaar.

"Alhoewel ons aanvanklik baie skepties was dat hierdie planeet kon bestaan, namate ons voortgegaan het met die ondersoek na sy baan en wat dit vir die buitenste sonnestelsel sou beteken, word ons toenemend oortuig daarvan dat dit daar is," sê Batygin, 'n assistent-professor in planetêre wetenskap. "Vir die eerste keer in meer as 150 jaar is daar goeie bewyse dat die planetêre sensus van die sonnestelsel onvolledig is."

Die ses bekendste voorwerpe in die sonnestelsel met wentelbane wat uitsluitlik anderkant Neptunus (magenta) is, staan ​​almal geheimsinnig in een rigting. As dit in drie dimensies beskou word, kantel hulle byna dieselfde weg van die vlak van die sonnestelsel. Batygin en Brown toon aan dat 'n planeet met 'n tien keer die massa van die aarde in 'n ver eksentrieke baan wat anti-in lyn is met die ander ses voorwerpe (oranje) nodig is om hierdie konfigurasie te handhaaf.

Die weg na die teoretiese ontdekking was nie reguit nie. In 2014 het 'n voormalige postdokter van Brown, Chad Trujillo, en sy kollega Scott Sheppard 'n artikel gepubliseer en daarop gewys dat 13 van die verste voorwerpe in die Kuiper-gordel soortgelyk is ten opsigte van 'n obskure baanfunksie. Om hierdie ooreenkoms te verklaar, het hulle die moontlike teenwoordigheid van 'n klein planeet voorgestel. Brown het gedink dat die planeetoplossing onwaarskynlik was, maar sy belangstelling is geprikkel.

Hy neem die probleem in die gang af na Batygin, en die twee begin met 'n jaar en 'n half lange samewerking om die ver voorwerpe te ondersoek. As onderskeidelik waarnemer en teoretikus benader die navorsers die werk vanuit baie verskillende perspektiewe - Brown as iemand wat na die lug kyk en alles probeer veranker in die konteks van wat gesien kan word, en Batygin as iemand wat homself binne die konteks van dinamika, met inagneming van hoe dinge vanuit 'n fisika-oogpunt kan werk. Daardie verskille het die navorsers in staat gestel om mekaar se idees uit te daag en nuwe moontlikhede te oorweeg. 'Ek sou 'n paar van hierdie waarnemingsaspekte inbring, hy sou terugkom met argumente uit die teorie, en ons sou mekaar druk. Ek dink nie die ontdekking sou sonder dat dit heen en weer gebeur het nie, 'sê Brown. "Dit was miskien die lekkerste jaar om aan 'n probleem in die sonnestelsel te werk wat ek nog gehad het."

Redelik vinnig het Batygin en Brown besef dat die ses verste voorwerpe uit Trujillo en Sheppard se oorspronklike versameling almal elliptiese wentelbane volg wat in die fisiese ruimte in dieselfde rigting wys. Dit is veral verbasend omdat die buitenste punte van hul wentelbane in die sonnestelsel rondbeweeg en hulle teen verskillende snelhede beweeg.

"Dit is amper soos om ses hande op 'n horlosie te hê wat teen verskillende koerse beweeg, en as u toevallig opkyk, is hulle presies op dieselfde plek," sê Brown. Die kans dat dit gebeur, is iets soos 1 uit elke 100, sê hy. Maar boonop word die wentelbane van die ses voorwerpe ook almal op dieselfde manier gekantel - dit wys ongeveer 30 grade afwaarts in dieselfde rigting in verhouding tot die vlak van die agt bekende planete. Die waarskynlikheid dat dit sal gebeur, is ongeveer 0,007 persent. "Basies moet dit nie lukraak gebeur nie," sê Brown. 'Ons het dus gedink dat iets anders hierdie bane moet vorm.'

Die eerste moontlikheid wat hulle ondersoek het, was dat daar miskien genoeg Kuiper-gordel-voorwerpe is - waarvan sommige nog nie ontdek is nie - om die swaartekrag uit te oefen wat nodig is om die subpopulasie saam te hou. Die navorsers het dit vinnig uitgesluit toe dit blyk dat die Kuiper-gordel ongeveer 100 keer meer is as die massa wat dit vandag het.

Dit het hulle die idee van 'n planeet gelaat. Hulle eerste instink was om simulasies met 'n planeet in 'n verre baan te draai wat die wentelbane van die ses Kuiper-gordel-voorwerpe omring het, en soos 'n reuse-lasso optree om hulle in hul belyning te laat draai. Batygin sê dit werk amper, maar verskaf nie die waargenome eksentrisiteite presies nie. 'Maak toe, maar geen sigaar nie,' sê hy.

Toe, effektief per ongeluk, het Batygin en Brown opgemerk dat as hulle hul simulasies met 'n massiewe planeet in 'n antibelynde baan laat loop - 'n baan waarin die planeet se naaste benadering tot die son, of perihelium, 180 grade van die perihelium van al die ander voorwerpe en bekende planete — die verre Kuiper-gordel-voorwerpe in die simulasie het die belyning aangeneem wat werklik waargeneem word.

'U natuurlike reaksie is' Hierdie orbitale meetkunde kan nie reg wees nie. Dit kan op lang termyn nie stabiel wees nie, want dit sal immers die planeet en hierdie voorwerpe laat ontmoet en uiteindelik bots, '' sê Batygin. Maar deur middel van 'n meganisme wat bekend staan ​​as middelbewegingsresonansie, verhinder die anti-belynde baan van die negende planeet eintlik dat die voorwerpe van die Kuiper-gordel daarmee bots en dit in lyn hou. Namate wentelende voorwerpe mekaar nader, wissel hulle energie uit. Byvoorbeeld, vir elke vier wentelbane wat Planet Nine maak, kan 'n verre voorwerp van die Kuiper-gordel nege wentelbane voltooi. Hulle bots nooit. In plaas daarvan, soos 'n ouer die boog van 'n kind met 'n periodieke druk op 'n swaai hou, skuif Planet Nine die bane van verre voorwerpe van die Kuiper-gordel sodanig dat hul konfigurasie in verhouding tot die planeet behoue ​​bly.

'Tog was ek baie skepties,' sê Batygin. 'Ek het nog nooit so iets in die hemelse meganika gesien nie.'

Maar bietjie vir bietjie, toe die navorsers addisionele kenmerke en gevolge van die model ondersoek, het hulle oortuig geraak. '' N Goeie teorie moet nie net dinge verklaar wat u uiteengesit het nie. Dit moet hopelik dinge verklaar wat u nie beplan het om te verduidelik nie en voorspellings maak wat toetsbaar is, 'sê Batygin.

En inderdaad help Planet Nine se bestaan ​​om meer as net die belyning van die verre Kuiper-gordel-voorwerpe te verklaar. Dit gee ook 'n verduideliking vir die geheimsinnige wentelbane wat twee van hulle volg. Die eerste van die voorwerpe, genaamd Sedna, is in 2003 deur Brown ontdek. Anders as standaard-voorwerpe van die Kuiper-gordel wat deur Neptunus swaartekragtig "uitgeskop" word en daarna weer terugkom, kom Sedna nooit baie naby Neptunus nie. 'N Tweede voorwerp soos Sedna, bekend as 2012 VP113, is in 2014 deur Trujillo en Sheppard aangekondig. Batygin en Brown het bevind dat die teenwoordigheid van Planet Nine in sy voorgestelde baan natuurlik Sedna-agtige voorwerpe voortbring deur 'n standaard voorwerp van die Kuiper-gordel te neem en stadig te trek. dit weg in 'n baan wat minder verbind is met Neptunus.

Maar die ware skopper vir die navorsers was die feit dat hul simulasies ook voorspel het dat daar voorwerpe in die Kuiper-gordel sou wees op wentelbane loodreg op die planetvlak. Batygin het steeds bewyse hiervoor in sy simulasies gevind en dit na Brown geneem. "Skielik het ek besef dat daar sulke voorwerpe is," onthou Brown. Die afgelope drie jaar het waarnemers vier voorwerpe geïdentifiseer wat wentelbane ongeveer een loodregte lyn van Neptunus af en een voorwerp langs die ander. "Ons het die posisies van die voorwerpe en hul wentelbane opgestel, en dit pas presies by die simulasies," sê Brown. 'Toe ons dit agterkom, het my kakebeen die vloer getref.'

"Toe die simulasie die verre voorwerpe van die Kuiper-gordel in lyn gebring het en voorwerpe soos Sedna geskep het, het ons gedink dit is nogal geweldig - jy dood twee voëls in een klip," sê Batygin. "Maar met die bestaan ​​van die planeet wat ook hierdie loodregte wentelbane verklaar, maak u nie net twee voëls dood nie, maar neem u ook 'n voël af wat u nie besef het dat hy in 'n nabygeleë boom sit nie."

Waar kom Planet Nine vandaan en hoe beland dit in die buitenste sonnestelsel? Wetenskaplikes glo al lank dat die vroeë sonnestelsel begin het met vier planetêre kerne wat al die gas om hulle gegryp het, en die vier gasplanete gevorm het — Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Met verloop van tyd het botsings en uitwerpings hulle gevorm en na hul huidige ligging verskuif. "Maar daar is geen rede dat daar nie vyf kernkern kon wees nie, eerder as vier," sê Brown. Die planeet nege kan daardie vyfde kern voorstel, en as dit te naby aan Jupiter of Saturnus gekom het, sou dit in sy verre, eksentrieke baan gewerp kon word.

Batygin en Brown gaan voort om hul simulasies te verfyn en leer meer oor die planeet se baan en die invloed daarvan op die verre sonnestelsel. Intussen het Brown en ander kollegas na die hemelruim na Planet Nine begin soek. Slegs die planeet se ruwe baan is bekend, nie die presiese ligging van die planeet op daardie elliptiese pad nie. As die planeet toevallig naby sy perihelium is, sê Brown, moet sterrekundiges dit kan raaksien in beelde wat deur vorige opnames opgeneem is. As dit in die verste deel van sy baan is, is die grootste teleskope ter wêreld - soos die tweeling 10 meter-teleskope by die W. M. Keck-sterrewag en die Subaru-teleskoop, almal op Mauna Kea in Hawaii - nodig om dit te sien. As Planet Nine egter nou tussenin geleë is, kan baie teleskope dit vind.

'Ek sal dit graag wil vind,' sê Brown. 'Maar ek sal ook heeltemal gelukkig wees as iemand anders dit vind. Daarom publiseer ons hierdie vraestel. Ons hoop dat ander mense geïnspireer gaan word en begin soek. ”

Wat betref die begrip van die konteks van die sonnestelsel in die res van die heelal, sê Batygin dat hierdie negende planeet wat vir ons so 'n vreemde bal lyk, op 'n paar maniere eintlik ons ​​sonnestelsel meer sal vergelyk met die ander planeetstelsels. wat sterrekundiges rondom ander sterre vind. Eerstens het die meeste planete rondom ander sonagtige sterre geen enkele wentelbaan nie - dit wil sê, sommige wentel baie naby hul gasheersterre, terwyl ander buitengewoon ver volg. Tweedens wissel die mees algemene planete rondom ander sterre tussen 1 en 10 aardmassas.

"Een van die verrassendste ontdekkings oor ander planetêre stelsels was dat die mees algemene tipe planeet daar 'n massa het tussen die van die Aarde en die van Neptunus," sê Batygin. 'Tot nou toe het ons gedink dat die sonnestelsel ontbreek in hierdie mees algemene tipe planeet. Miskien is ons tog meer normaal. '

Brown, wat bekend is vir die belangrike rol wat hy gespeel het in die aftakeling van Pluto van 'n planeet na 'n dwergplaneet, voeg by: 'Al die mense wat mal is oor Pluto nie meer 'n planeet is nie, kan verheug wees om te weet dat daar 'n regte planeet is daar moet nog gevind word, ”sê hy. "Nou kan ons hierdie planeet gaan soek en die sonnestelsel weer nege planete laat hê."

Die artikel het die titel "Bewyse vir 'n verre reuse-planeet in die sonnestelsel."

Publikasie: Konstantin Batygin en Michael E. Brown, "Bewyse vir 'n verre reuse-planeet in die sonnestelsel," Astronomical Journal, 2016 DOI: 10.3847 / 0004-6256 / 151/2/22


Inhoud

Na die ontdekking van Neptunus in 1846, was daar groot bespiegelinge dat 'n ander planeet buite sy baan sou bestaan. Die bekendste van hierdie teorieë het die bestaan ​​van 'n verre planeet voorspel wat die wentelbane van Uranus en Neptunus beïnvloed het. Na uitgebreide berekeninge het Percival Lowell die moontlike baan en ligging van die hipotetiese trans-Neptuniese planeet voorspel en in 1906 met 'n uitgebreide soektog daarna begin. Hy noem die hipotetiese voorwerp Planeet X, 'n naam wat voorheen deur Gabriel Dallet gebruik is. [12] [13] Clyde Tombaugh het Lowell se soektog voortgesit en in 1930 Pluto ontdek, maar dit was gou vasgestel dat dit te klein sou wees om hom as Lowell's Planet X te bekwaam. [14] Na Voyager 2 se vlieg van Neptunus in 1989, was die verskil tussen Uranus ' die voorspelde en waargenome baan is vasgestel as gevolg van die gebruik van 'n voorheen onakkurate massa Neptunus. [15]

Pogings om planete buite Neptunus op indirekte wyse soos omwenteling van die baan op te spoor, dateer van voor die ontdekking van Pluto. Onder die eerstes was George Forbes, wat die bestaan ​​van twee trans-Neptuniese planete in 1880 gepostuleer het. Die een sou 'n gemiddelde afstand van die son, of semi-hoofas, hê van 100 astronomiese eenhede (AU), 100 keer dié van die aarde. Die tweede het 'n semi-hoofas van 300 AE. Sy werk word beskou as soortgelyk aan meer onlangse teorieë van Planet Nine deurdat die planete verantwoordelik sou wees vir 'n samevoeging van die wentelbane van verskeie voorwerpe, in hierdie geval die samevoeging van aphelion-afstande van periodieke komete naby 100 en 300 AE. Dit is soortgelyk aan hoe die aphelion-afstande van Jupiter-familiekomete naby sy baan saamtrek. [16] [17]

Die ontdekking van Sedna se eienaardige wentelbaan in 2004 het gelei tot bespiegeling dat dit 'n massiewe liggaam anders as een van die bekende planete teëgekom het. Sedna se baan is los van mekaar, met 'n afstandafstand van 76 AE wat te groot is as gevolg van gravitasie-interaksie met Neptunus. Verskeie outeurs het voorgestel dat Sedna hierdie baan betree het nadat hulle 'n massiewe liggaam soos 'n onbekende planeet op 'n verre baan, 'n lid van die oop groep wat met die son gevorm het, of 'n ander ster wat later naby die Sonnestelsel verbygegaan het, teëgekom het. [18] [19] Die aankondiging in Maart 2014 van die ontdekking van 'n tweede sednoïde met 'n periheliumafstand van 80 AU, 2012 VP 113, in 'n soortgelyke wentelbaan het gelei tot hernieude bespiegeling dat 'n onbekende super-aarde in die verre sonnestelsel gebly het . [20] [21]

Op 'n konferensie in 2012 het Rodney Gomes voorgestel dat 'n ongemerkte planeet verantwoordelik was vir die wentelbane van sommige ETNO's met losstaande bane en die groot semi-hoofas Centaurs, klein sonnestelselliggame wat die bane van die reuse-planete kruis. [22] [23] Die voorgestelde Neptunus-massa planeet sal in 'n verre (1500 AE), eksentrieke (eksentrisiteit 0,4) en skuins (helling 40 °) baan wees. Soos die planeet nege, sou dit die perihelia van voorwerpe met semi-hoofasse van meer as 300 AE laat oscilleer, wat sommige in wentelbane op die planeet lewer en ander in losstaande wentelbane soos die van Sedna. 'N Artikel van Gomes, Soares en Brasser is in 2015 gepubliseer waarin hulle argumente uiteengesit word. [24]

In 2014 merk sterrekundiges Chad Trujillo en Scott S. Sheppard die ooreenkomste op in die wentelbane van Sedna en 2012 se VP113 en verskeie ander ETNO's. Hulle het voorgestel dat 'n onbekende planeet in 'n sirkelbaan tussen 200 en 300 AE hul wentelbane sou steur. [4] Later dieselfde jaar het Raúl en Carlos de la Fuente Marcos aangevoer dat twee massiewe planete in wentelresonansie nodig was om die ooreenkomste te produseer van soveel banen, 13 wat destyds bekend was. [25] Met behulp van 'n groter monster van 39 ETNO's, het hulle beraam dat die nader planeet 'n semi-hoofas in die gebied 300-400 AU, 'n relatiewe lae eksentrisiteit en 'n helling van byna 14 grade gehad het. [26]

Vroeg in 2016 het Batygin en Brown van die California Institute of Technology beskryf hoe die soortgelyke wentelbane van ses ETNO's deur Planet Nine verklaar kan word en 'n moontlike baan vir die planeet voorgestel word.[2] Hierdie hipotese kan ook ETNO's met wentelbane loodreg op die innerlike planete [2] en ander met uiterste hellings verklaar, [28] en is aangebied as 'n verklaring van die kanteling van die Son se as. [29]

Orbit Edit

Daar word veronderstel dat planeet nege 'n elliptiese baan om die son volg met 'n eksentrisiteit van 0,2 tot 0,5. Die planeet se halfhoofas word geskat op 400 AE tot 800 AE, [A] ongeveer 13 tot 26 keer die afstand van Neptunus tot die Son. Dit sou die planeet tussen 10 000 en 20 000 jaar neem om een ​​volle wentelbaan om die son te maak. [30] Die neiging tot die ekliptika, die vlak van die aarde se baan, word na verwagting 15 ° tot 25 ° geskat. [1] [B] Die afelioen, of die verste punt van die son, sou in die algemene rigting van die sterrebeeld Taurus wees, [31] terwyl die perihelium, die naaste punt aan die son, in die algemene rigting van die suidelike gebiede van Serpens (Caput), Ophiuchus en Weegskaal. [32] [33] Brown meen dat as daar bevestig word dat Planet Nine bestaan, kan 'n sonde dit binne 20 jaar bereik deur 'n aangedrewe slingervelbaan om die son te gebruik. [34]

Massa en radius Redigeer

Die planeet het na raming 5 tot 10 keer die massa van die aarde en 'n radius van 2 tot 4 keer die aarde. [1] Brown meen dat indien die planeet nege bestaan, die massa daarvan voldoende is om sy baan van groot liggame in 4,5 miljard jaar, die ouderdom van die sonnestelsel, skoon te maak, en dat die swaartekrag daarvan die buitenste rand van die sonnestelsel oorheers, wat voldoende is om dit volgens huidige definisies 'n planeet te maak. [35] Sterrekundige Jean-Luc Margot het ook verklaar dat Planet Nine aan sy kriteria voldoen en as 'n planeet sou kwalifiseer as en wanneer dit opgespoor word. [36] [37]

Oorsprong wysig

Verskeie moontlike oorspronge vir Planet Nine is ondersoek, insluitend die uitwerping daarvan uit die omgewing van die bekende reuse-planete, vang van 'n ander ster en in situ vorming. In hul aanvanklike artikel het Batygin en Brown voorgestel dat Planet Nine nader aan die son gevorm het en na 'n noue ontmoeting met Jupiter of Saturnus tydens 'n newetydperk in 'n ver eksentrieke baan uitgestoot word. [2] Die swaartekrag van 'n nabygeleë ster, of sleep van die gasagtige oorblyfsels van die Sonnevel, [38] verminder dan die eksentrisiteit van sy baan. Dit het sy perihelium verhoog en dit in 'n baie wye, maar stabiele baan gelaat, buite die invloed van die ander planete. [39] [40] Die kans dat dit sou gebeur, is op 'n paar persent geraam. [41] As dit nie in die verste uithoeke van die Sonnestelsel geslinger is nie, sou Planet Nine meer massa van die voor-planetêre skyf kon opbou en tot die kern van 'n gasreus ontwikkel. [35] [42] In plaas daarvan is die groei daarvan vroeg gestaak, wat dit met 'n laer massa as Uranus of Neptunus laat. [43]

Dinamiese wrywing van 'n massiewe gordel planeetdiere kan ook die opname van Planet Nine in 'n stabiele baan moontlik maak. Onlangse modelle stel voor dat 'n 60-130 Aardeskyf met planeetdiere kon gevorm het toe die gas van die buitenste dele van die voor-planetêre skyf gesuiwer is. [44] Wanneer Planet Nine deur hierdie skyf beweeg, sal die swaartekrag die paaie van die individuele voorwerpe verander op 'n manier wat die snelheid van Planet Nine in vergelyking daarmee verminder. Dit sal die eksentrisiteit van Planet Nine verlaag en die baan stabiliseer. As hierdie skyf 'n verre binnekant, 100-200 AE, gehad het, sou 'n planeet wat Neptunus teëkom, 'n 20% kans hê om gevang te word in 'n wentelbaan soortgelyk aan die voorgestelde vir planeet nege, met die waargenome groepering waarskynliker as die binnekant van die rand is 200 AU. Anders as die gasnevel, sal die planetêre skyf waarskynlik lank gewees het, wat moontlik later vang. [45]

Planet Nine sou van buite die sonnestelsel gevang kon word tydens 'n noue ontmoeting tussen die son en 'n ander ster. As 'n planeet in 'n verre baan om hierdie ster was, kan drie-liggaam-interaksies tydens die ontmoeting die pad van die planeet verander en dit in 'n stabiele wentelbaan om die son laat. 'N Planeet wat ontstaan ​​in 'n stelsel sonder planete wat deur Jupiter gemasseer word, kan langer in 'n ver eksentrieke baan bly, wat die kans op inname verhoog. [7] Die wyer verskeidenheid moontlike wentelbane sou die kans op 'n relatief lae hellingsbaan tot 1-2 persent verminder. [46] Amir Siraj en Avi Loeb het bevind dat die kans dat die planeet Nine vasgevang word, met 'n faktor van 20 toeneem as die son eens 'n verre, gelyke massa binêre metgesel gehad het. [47] [48] Hierdie proses kan ook met skelm planete plaasvind, maar die waarskynlikheid dat hulle gevang word, is baie kleiner, met slegs 0,05–0,10% wat gevang word in wentelbane soortgelyk aan die voorgestelde planete Nine. [49]

'N Ontmoeting met 'n ander ster kan ook die baan van 'n verre planeet verander en dit van 'n sirkelvormige na 'n eksentrieke baan skuif. Die in situ die vorming van 'n planeet op hierdie afstand sou 'n baie massiewe en uitgebreide skyf benodig, [2] of die uitwaartse drywing van vaste stowwe in 'n verdwynende skyf wat 'n smal ring vorm waaruit die planeet oor 'n biljoen jaar uitgroei. [50] As 'n planeet op so 'n groot afstand gevorm het terwyl die son in sy oorspronklike groep was, is die waarskynlikheid dat dit in 'n baie eksentrieke baan aan die son gebonde sal bly, ongeveer 10%. [46] 'n Verlengde skyf sou onderhewig gewees het aan swaartekragversteuring deur sterre wat verbygaan en deur massaverlies as gevolg van foto-verdamping, terwyl die son egter in die oop tros gebly het waar dit gevorm het. [1]

Bewyse Bewys

Die gravitasie-invloed van Planet Nine verklaar vier eienaardighede van die Sonnestelsel: [51]

  • die groepering van die bane van ETNO's
  • die hoë perihelia van voorwerpe soos 90377 Sedna wat losgemaak word van Neptunus se invloed
  • die hoë hellings van ETNO's met wentelbane ongeveer loodreg op die wentelbane van die agt bekende planete
  • trans-Neptuniese voorwerpe (TNO's) met 'n hoë helling met 'n semi-hoofas van minder as 100 AE.

Planet Nine is aanvanklik voorgestel om die groepering van wentelbane te verklaar, via 'n meganisme wat ook die hoë perihelia van voorwerpe soos Sedna sou verklaar. Die evolusie van sommige van hierdie voorwerpe in loodregte wentelbane was onverwags, maar dit kon ooreenstem met voorwerpe wat voorheen waargeneem is. Daar is later gevind dat die wentelbane van sommige voorwerpe met loodregte wentelbane ontwikkel na kleiner semi-hoofasse toe die ander planete in simulasies opgeneem is. Alhoewel ander meganismes aangebied word vir baie van hierdie eienaardighede, is die swaartekraginvloed van Planet Nine die enigste wat al vier verklaar. Die swaartekrag van Planet Nine sal ook die neigings van ander voorwerpe wat sy baan kruis, verhoog, wat die verspreide skyfvoorwerpe kan verlaat, [52] liggame wat verby Neptunus wentel met semi-hoofasse van meer as 50 AE, en komete van kort tydperk. met 'n breër hellingsverspreiding as waargeneem. [53] Voorheen is Planet Nine veronderstel om verantwoordelik te wees vir die 6 grade kanteling van die Son-as in verhouding tot die wentelbane van die planete, [54] maar onlangse opdaterings van sy voorspelde baan en massa beperk hierdie verskuiwing na

Waarnemings: Orbitale groepering van hoë perihelie-voorwerpe

Die groepering van die wentelbane van TNO's met groot semi-groot asse is die eerste keer beskryf deur Trujillo en Sheppard, wat ooreenkomste opgemerk het tussen die wentelbane van Sedna en 2012 VP113 . Sonder die teenwoordigheid van Planet Nine, moet hierdie bane lukraak versprei word, sonder enige voorkeur. By verdere ontleding het Trujillo en Sheppard opgemerk dat die argumente van perihelion van 12 TNO's met perihelia groter as 30 AE en semi-hoofasse groter as 150 AU byna nul grade was, wat beteken dat hulle deur die ekliptika styg wanneer dit die naaste aan die Son. Trujillo en Sheppard het voorgestel dat hierdie belyning deur die Kozai-meganisme deur 'n massiewe onbekende planeet anderkant Neptunus veroorsaak word. [4] Vir voorwerpe met soortgelyke semi-hoofasse sou die Kozai-meganisme hul argumente van perihelium beperk tot by 0 of 180 grade. Hierdie opsluiting laat voorwerpe met eksentrieke en skuins wentelbane toe om die planeet te benader, omdat hulle die planeet van die planeet se baan op hul naaste en verste punte van die son sou kruis en die planeet se baan sou kruis as hulle ver bo of onder sy baan is. . [25] [55] Die hipotese van Trujillo en Sheppard oor hoe die voorwerpe deur die Kozai-meganisme in lyn sou kom, is verdring deur verdere ontleding en bewyse. [2]

Batygin en Brown, wat die meganisme wat deur Trujillo en Sheppard voorgestel is, wou weerlê, het ook die wentelbane van die TNO's met groot semi-belangrike asse ondersoek. [2] Nadat die voorwerpe in Trujillo en Sheppard se oorspronklike analise wat onstabiel was as gevolg van noue benaderings tot Neptunus of wat geraak is deur Neptunus se gemiddelde bewegingsresonansies, uitgeskakel is, het Batygin en Brown vasgestel dat die argumente van perihelium vir die oorblywende ses voorwerpe (Sedna, 2012) VP113 , 2004 VN112 , 2010 GB 174, 2000 CR105 , en 2010 VZ98 ) was rondom 318 ° ± 8 ° gegroepeer. Hierdie bevinding stem nie ooreen met die manier waarop die Kozai-meganisme geneig is om wentelbane met argumente van die perihelium op 0 ° of 180 ° in lyn te bring nie. [2] [C]

Batygin en Brown het ook gevind dat die wentelbane van die ses ETNO's met 'n semi-hoofas groter as 250 AE en perihelia verder as 30 AU (Sedna, 2012 VP113 , 2004 VN112 , 2010 GB174 , 2007 TG 422 en 2013 RF 98) was in die ruimte in lyn met hul perihelia in ongeveer dieselfde rigting, wat gelei het tot 'n groepering van hul lengtelyne van die perihelium, die plek waar hulle hul naaste aan die son benader. Die wentelbane van die ses voorwerpe is ook gekantel ten opsigte van die ekliptika en ongeveer coplanar, wat 'n groepering van hul lengtes van opgaande knope lewer, die rigtings waarheen hulle elkeen deur die ekliptika styg. Hulle het vasgestel dat die waarskynlikheid slegs 0,007% is dat hierdie kombinasie van toevallings weens toeval was. [2] [56] [57] Hierdie ses voorwerpe is deur ses verskillende opnames op ses verskillende teleskope ontdek. Dit het dit minder waarskynlik gemaak dat die klontjies te wyte was aan 'n waarnemingsvooroordeel, soos om 'n teleskoop op 'n bepaalde deel van die lug te rig. Die waargenome groepering moet binne 'n paar honderd miljoen jaar uitgesmeer word as gevolg van die ligging van die perihelia en die stygende knope teen verskillende snelhede as gevolg van hul gevarieerde semi-belangrike asse en eksentrisiteite, of dit verander. [D] Dit dui aan dat die groepering nie te wyte kon wees aan 'n gebeurtenis in die verre verlede nie, [2] byvoorbeeld 'n ster wat verbygaan, [58] en waarskynlik onderhou word deur die gravitasieveld van 'n voorwerp wat om die Son wentel. [2]

Twee van die ses voorwerpe (2013 RF98 en 2004 VN112 ) het ook baie soortgelyke wentelbane en spektra. [59] [60] Dit het gelei tot die voorstel dat dit 'n binêre voorwerp was wat naby aphelion ontwrig is tydens 'n ontmoeting met 'n ver voorwerp. Die ontwrigting van 'n binêre moet 'n relatiewe nabye ontmoeting vereis, wat op groot afstande van die son minder waarskynlik word. [61]

In 'n latere artikel het Trujillo en Sheppard 'n korrelasie opgemerk tussen die lengte van perihelion en die argument van perihelion van die TNO's met semi-belangrike asse groter as 150 AU. Diegene met 'n lengte van perihelion van 0-120 ° het argumente van perihelion tussen 280 en 360 °, en diegene met 'n lengtegraad van perihelion tussen 180 ° en 340 ° het argumente van perihelion tussen 0 ° en 40 °. Die statistiese beduidendheid van hierdie korrelasie was 99,99%. Hulle het voorgestel dat die korrelasie te wyte is aan die wentelbane van hierdie voorwerpe wat naby benaderings tot 'n massiewe planeet vermy deur bo of onder sy baan te beweeg. [62]

In 'n artikel van Carlos en Raúl de la Fuente Marcos uit 2017 is opgemerk dat die verspreiding van die afstande na die stygende knope van die ETNO's en die van sentaurusse en komete met groot semi-groot asse, bimodaal kan wees. Hulle stel voor dat dit te wyte is aan die ETNO's wat noue benaderings tot 'n planeet met 'n semi-hoofas van 300-400 AE vermy. [63] [64] Met meer data (40 voorwerpe) toon die verspreiding van wedersydse knoopsafstande van die ETNO's 'n statisties beduidende asimmetrie tussen die kortste wedersydse stygende en dalende nodale afstande wat miskien nie te wyte is aan waarnemingsvooroordeel nie, maar miskien die resultaat van eksterne versteurings. [65]

Simulasies: waargenome groepering weergegee Edit

Die groepering van die wentelbane van ETNO's en die verhoging van hul perihelia word weergegee in simulasies wat Planet Nine insluit. In simulasies wat deur Batygin en Brown uitgevoer is, is swerms verspreide skyfvoorwerpe met semi-hoofasse tot 550 AE wat met ewekansige oriëntasies begin het, in 'n groot, eksentrieke wentelbaan in 'n groot kollinêre groep van ruimtelike beperkte wentelbane gevorm. Dit het die meeste van die voorwerpe se perihelia in soortgelyke rigtings laat wys en die voorwerpe se wentelbane met soortgelyke kantelings. Baie van hierdie voorwerpe het hoë-perihelie-bane soos Sedna binnegekom, en onverwags het sommige loodregte bane binnegekom wat Batygin en Brown later opgemerk het, is voorheen waargeneem. [2]

In hul oorspronklike analise het Batygin en Brown bevind dat die verspreiding van die wentelbane van die eerste ses ETNO's die beste weergegee is in simulasies met behulp van 'n 10 aarde massa [E] planeet in die volgende baan: [F]

    a ≈ 700 AE (wentelperiode 700 1,5 = 18 520 jaar) e ≈ 0,6, (perihelium ≈ 280 AU, aphelion ≈ 1120 AU) i ≈ 30 ° na die ekliptikaΩ ≈ 100 °. [G]ω ≈ 140 ° en lengte van die periheliumϖ = 240° [66]

Hierdie parameters vir Planet Nine lewer verskillende gesimuleerde effekte op TNO's. Voorwerpe met 'n semi-hoofas groter as 250 AE is sterk anti-in lyn met Planet Nine, met perihelia teenoor Planet Nine se perihelium. Voorwerpe met semi-hoofasse tussen 150 AU en 250 AU is swak in lyn met Planet Nine, met perihelia in dieselfde rigting as Planet Nine se perihelium. Daar is min effek op voorwerpe met semi-hoofasse minder as 150 AE. [3] Die simulasies het ook aan die lig gebring dat voorwerpe met 'n semi-hoofas groter as 250 AE stabiele, belynde bane kan hê as hulle laer eksentrisiteite het. Hierdie voorwerpe moet nog waargeneem word. [2]

Ander moontlike wentelbane vir Planet Nine is ook ondersoek, met semi-hoofasse tussen 400 AU en 1500 AU, eksentrieke tot 0,8 en 'n wye verskeidenheid hellings. Hierdie wentelbane lewer uiteenlopende resultate. Batygin en Brown het bevind dat die wentelbane van die ETNO's meer geneig is om soortgelyke kantelings te hê as Planet Nine 'n hoër neiging het, maar die anti-belyning verminder ook. [3] Simulasies deur Becker et al. het getoon dat hul wentelbane stabieler was as Planet Nine 'n kleiner eksentrisiteit gehad het, maar dat anti-belyning waarskynliker was by hoër eksentrisiteite. [67] Lawler et al. het bevind dat die bevolking wat in planeet Nine in wentelweerklank gevang is, kleiner was as dit 'n sirkelbaan gehad het, en dat minder voorwerpe 'n hoë hellingsbaan bereik het. [68] Ondersoeke deur Cáceres et al. het getoon dat die wentelbane van die ETNO's beter in lyn was as Planet Nine 'n laer perihelie-baan gehad het, maar die perihelium daarvan hoër as 90 AU moes wees. [69] Later ondersoeke deur Batygin et al. gevind dat hoër wentelbane die gemiddelde hellings van die ETNO-wentelbane verminder. [1] Alhoewel daar baie moontlike kombinasies van baanparameters en massas vir Planet Nine is, was geen van die alternatiewe simulasies beter om die waargenome belyning van die oorspronklike ETNO's te voorspel nie. Die ontdekking van bykomende voorwerpe van die sonnestelsel in die verte sal sterrekundiges toelaat om meer akkurate voorspellings te maak oor die baan van die veronderstelde planeet. Dit kan ook verdere ondersteuning bied vir, of weerlegging, van die Planet Nine-hipotese. [70] [71]

Simulasies wat die migrasie van reuse-planete insluit, het gelei tot 'n swakker belyning van die ETNO-wentelbane. [53] Die rigting van die belyning het ook oorgeskakel, van meer gerig op anti-gerig met toenemende semi-hoofas, en van anti-gerig op in lyn met toenemende periheleafstand. Laasgenoemde sal daartoe lei dat die sednoïede se wentelbane teenoor die meeste ander ETNO's gerig is. [52]

Dinamika: Hoe Planet Nine die wentelbane van ETNO's Edit verander

Planet Nine wysig die wentelbane van ETNO's via 'n kombinasie van effekte. Op baie lang tydskale oefen Planet Nine 'n wringkrag uit op die wentelbane van die ETNO's wat wissel met die belyning van hul wentelbane met Planet Nine's. Die gevolglike uitwisseling van hoekmomentum laat die perihelia styg, plaas dit in Sedna-agtige bane, en val later, en keer dit na 'n paar honderd miljoen jaar terug na hul oorspronklike bane. Die beweging van hul perihelierigtings draai ook om as hul eksentrisiteite klein is, en hou die voorwerpe teenbelyn, sien blou kurwes op die diagram of in lyn gebringde rooi kurwes. Op korter tydskale bied middelbewegingsresonansies met Planet Nine fase-beskerming, wat hul wentelbane stabiliseer deur die semi-hoofas van die voorwerpe effens te verander, hul bane gesinchroniseer met Planet Nine's te hou en noue benaderings te voorkom. Die swaartekrag van Neptunus en die ander reuse-planete, en die neiging van die planeet Nine se baan, verswak hierdie beskerming. Dit lei tot 'n chaotiese variasie van semi-hoofasse as voorwerpe tussen resonansies spring, insluitend hoë-orde resonansies soos 27:17, op miljoene-jaar-tydskale. [73] Die gemiddelde-resonansies is miskien nie nodig vir die oorlewing van ETNO's as hulle en Planet Nine albei op skuins wentelbane is nie. [74] Die wentelpale van die voorwerpe loop rond, of sirkel, die pool van die sonnestelsel se Laplace-vlak. By groot semi-hoofasse word die Laplace-vlak kromgetrek na die vlak van die planeet Nine se baan. Dit veroorsaak dat wentelpale van die ETNO's gemiddeld na een kant toe gekantel word en dat hul lengtes van stygende knope gegroepeer word. [73]

Voorwerpe in loodregte wentelbane met groot semi-hoofas Edit

Planet Nine kan ETNO's in wentelbane lewer wat ongeveer loodreg op die ekliptika is. [75] [76] Verskeie voorwerpe met hoë hellings, groter as 50 °, en groot semi-hoof-asse, bo 250 AE, is waargeneem. [77] Hierdie bane word geproduseer wanneer ETNO's met 'n lae helling 'n sekulêre resonansie met Planet Nine betree wanneer hulle lae eksentrisiteitsbane bereik. Die resonansie laat toe dat hul eksentrisiteite en neigings toeneem, wat die eTNO's in loodregte wentelbane met lae perihelia lewer, waar dit makliker waargeneem kan word. Die ETNO's ontwikkel dan in retrograde wentelbane met laer eksentrisiteite, waarna hulle deur 'n tweede fase van hoë eksentrisiteit loodregte wentelbane beweeg, voordat hulle terugkeer na lae eksentrisiteit en hellingsbane. Die sekulêre resonansie met Planet Nine behels 'n lineêre kombinasie van argumente en lengtelyne van die baan: Δϖ - 2ω. In teenstelling met die Kozai-meganisme, veroorsaak hierdie resonansie dat voorwerpe hul maksimum eksentrisiteite bereik as hulle in byna loodregte wentelbane is. In simulasies wat deur Batygin en Morbidelli uitgevoer is, was hierdie evolusie relatief algemeen, met 38% van die stabiele voorwerpe wat dit ten minste een keer ondergaan het.[73] Die argumente van die perihelium van hierdie voorwerpe is naby of teenoor Planet Nine's gegroepeer en hul lengtelyne van stygende knooppunt is rondom 90 ° gegroepeer in beide rigtings vanaf Planet Nine's wanneer hulle lae perihelia bereik. [2] [74] Dit stem ooreen met waarnemings met die verskille wat toegeskryf word aan ontmoetings met die bekende reuse-planete in die verte. [2]

Omlope van voorwerpe met 'n hoë helling Redigeer

'N Populasie van TNO's met 'n hoë helling en semi-hoofasse van minder as 100 AE kan gegenereer word deur die gesamentlike effekte van Planet Nine en die ander reuse-planete. Die ETNO's wat loodregte bane binnevaar, het perihelia laag genoeg om hul bane die van Neptunus of die ander reuse-planete te sny. 'N Ontmoeting met een van hierdie planete kan die semi-hoofas van 'n ETNO laat sak tot onder 100 AE, waar die baan van die voorwerp nie meer deur Planet Nine beheer word nie en dit dan in 'n baan soos 2008 KV 42 laat. Die voorspelde orbitale verdeling van die langste leeftyd van hierdie voorwerpe is nie-eenvormig. Die meeste het wentelbane met perihelia wat wissel van 5 AU tot 35 AU en hellings onder 110 ° buite 'n gaping met min voorwerpe is ander met hellings naby 150 ° en perihelia naby 10 AU. [28] Voorheen is voorgestel dat hierdie voorwerpe hul oorsprong het in die Oort-wolk, [78] 'n teoretiese wolk van ysige planeetdiere wat die son omring van afstande van 2000 tot 200.000 AU. [79] In simulasies sonder Planet Nine word egter 'n onvoldoende aantal uit die Oort-wolk geproduseer in verhouding tot waarnemings. [52] Enkele van die TNO's met 'n hoë neiging kan retrograde Jupiter Trojans word. [80]

Oort wolk en komete Redigeer

Planet Nine verander die bronstreke en die hellingverspreiding van komete. In simulasies van die migrasie van die reuse-planete wat deur die Nice-model beskryf word, word minder voorwerpe in die Oort-wolk vasgelê as Planet Nine ingesluit word. Ander voorwerpe word vasgevang in 'n wolk voorwerpe wat dinamies beheer word deur Planet Nine. Hierdie Planet Nine-wolk, bestaande uit die ETNO's en die loodregte voorwerpe, strek vanaf semi-hoofasse van 200 AU tot 3000 AU en bevat ongeveer 0,3-0,4 aardmassas. [53] [68] As die perihelia van voorwerpe in die Planet Nine-wolk laag genoeg daal om die ander planete teë te kom, sal sommige in wentelbane versprei word wat die binneste Sonnestelsel binnedring waar hulle as komete waargeneem kan word. As daar Planet Nine bestaan, sal dit ongeveer 'n derde van die Halley-komete uitmaak. Interaksies met Planet Nine sal ook die neigings van die verspreide skyfvoorwerpe wat sy baan kruis, verhoog. Dit kan meer lei tot matige hellings van 15–30 grade as waargeneem. [52] Die neigings van die Jupiter-familiekomete afgelei van die bevolking sou ook 'n breër hellingsverspreiding hê as wat waargeneem word. [53] [81] Onlangse ramings van 'n kleiner massa en eksentrisiteit vir Planet Nine sou die effek daarvan op hierdie neigings verminder. [1]

Opgedateerde model Wysig

In Februarie 2019 het die totale ETNO's wat pas by die oorspronklike hipotese dat die as-hoofas van meer as 250 AE is, toegeneem tot 14 voorwerpe. Die baanparameters vir Planet Nine wat deur Batygin en Brown bevoordeel is na 'n ontleding van hierdie voorwerpe, was: [82]

  • semi-hoofas van 400-500 AE
  • orbitale eksentrisiteit van 0,15-0,3
  • baanhelling rondom 20 °
  • massa van ongeveer 5 aardmassas.

Ontvangs wysig

Batygin was versigtig met die interpretasie van die resultate van die simulasie wat vir sy en Brown se navorsingsartikel ontwikkel is, en het gesê: "Totdat Planet Nine op kamera vasgevang word, tel dit nie regtig nie. Al wat ons nou het, is 'n eggo." [83] Brown het die kans vir die bestaan ​​van Planet Nine op ongeveer 90% gestel. [35] Greg Laughlin, een van die min navorsers wat vooraf van hierdie artikel geweet het, gee 'n skatting van 68,3%. [5] Ander skeptiese wetenskaplikes eis dat meer gegewens in terme van addisionele KBO's geanaliseer moet word of finale bewyse deur middel van fotografiese bevestiging. [84] [71] [85] Brown, hoewel hy die punt van die skeptici toegegee het, dink steeds dat daar genoeg data is om 'n soeke na 'n nuwe planeet op te stel. [86]

Die Planet Nine-hipotese word ondersteun deur verskeie sterrekundiges en akademici. Jim Green, direkteur van NASA se direksie wetenskapsmissie, het gesê: "die bewyse is nou sterker as voorheen". [87] Maar Green het ook gewaarsku oor die moontlikheid van ander verklarings vir die waargenome beweging van verre ETNO's, en hy het Carl Sagan aangehaal, "buitengewone eise vereis buitengewone bewyse." [35] Professor Tom Levenson, Massachusetts Institute of Technology, het tot die gevolgtrekking gekom dat Planet Nine die enigste bevredigende verklaring lyk vir alles wat nou bekend is oor die buitenste streke van die Sonnestelsel. [83] Sterrekundige Alessandro Morbidelli, wat die navorsingsartikel vir Die Astronomiese Tydskrif, stem saam en sê: 'Ek sien geen alternatiewe verklaring as wat Batygin en Brown bied nie.' [5] [35]

Sterrekundige Renu Malhotra bly agnosties oor Planet Nine, maar merk op dat sy en haar kollegas gevind het dat die wentelbane van ETNO's op 'n manier lyk wat moeilik anders verklaar kan word. 'Die hoeveelheid skering wat ons sien, is net mal,' het sy gesê. 'Vir my is dit die mees intrigerende bewys vir Planet Nine wat ek tot dusver raakgeloop het.' [88]

Ander owerhede het verskillende mate van skeptisisme. Die Amerikaanse astrofisikus Ethan Siegel, wat vroeër bespiegel het dat planete moontlik tydens 'n vroeë dinamiese onstabiliteit uit die Sonnestelsel gestoot is, is skepties oor die bestaan ​​van 'n onontdekte planeet in die Sonnestelsel. [76] [89] In 'n artikel van 2018 wat 'n opname bespreek wat nie bewyse van groepering van ETNO's se wentelbane gevind het nie, stel hy voor dat die groepe wat voorheen waargeneem is, die resultaat kon wees van die waarneming van vooroordeel en beweer dat die meeste wetenskaplikes dink dat Planet Nine nie bestaan ​​nie. [90] Die planetêre wetenskaplike Hal Levison meen dat die kans dat 'n uitgestote voorwerp in die binneste Oort-wolk beland, slegs ongeveer 2% is, en bespiegel dat baie voorwerpe verby die Oort-wolk gegooi moes gewees het as 'n mens 'n stabiele baan betree het. [91]

'N Mate van skeptisisme ten opsigte van die Planet Nine-hipotese het in 2020 ontstaan ​​op grond van die resultate van die Outer Solar System Origins Survey en die Dark Energy Survey. Met die OSSOS word meer as 800 trans-Neptuniese voorwerpe gedokumenteer en die DES ontdek 316 nuwe. [92] Beide opnames is aangepas vir waarnemingsvooroordeel en het tot die gevolgtrekking gekom dat van die waargenome voorwerpe geen bewyse vir groepering was nie. [93] Die outeurs gaan verder om te verduidelik dat feitlik alle voorwerpe kan verklaar word deur fisiese verskynsels eerder as deur 'n negende planeet soos deur Brown & amp Batygin bedoel. [94] 'n Skrywer van een van die studies, Samantha Lawler, het gesê dat die hipotese van Planet Nine wat deur Brown en amp Batygin voorgestel word, nie 'n gedetailleerde waarneming is nie, wat daarop dui dat die veel groter steekproefgrootte van 800 voorwerpe is vergeleke met die veel kleiner 14 en dat afdoende studies gebaseer op genoemde voorwerpe "voortydig" was. Sy het verder gegaan om die verskynsel van hierdie ekstreme wentelbane te wyte aan die swaartekrag van Neptunus toe dit vroeër in die geskiedenis van die Sonnestelsel na buite migreer. [95]

Tydelike of toevallige groepering Wysig

Die resultate van die Outer Solar System Survey (OSSOS) dui daarop dat die waargenome groepering die resultaat is van 'n kombinasie van waarneming van vooroordeel en statistieke met klein getalle. OSSOS, 'n goed gekenmerkte opname van die buitenste sonnestelsel met bekende vooroordele, het agt voorwerpe waargeneem met semi-hoofas en 150 AE met wentelbane gerig in 'n wye verskeidenheid rigtings. Nadat die waarnemingsvooroordele van die opname verreken is, is geen bewyse gesien vir die argumente van groepering van perihelion (cl) wat deur Trujillo en Sheppard geïdentifiseer is nie, [I] en die oriëntasie van die wentelbane van die voorwerpe met die grootste semi-hoofas was statisties in ooreenstemming met willekeur. [96] [97] Pedro Bernardinelli en sy kollegas het ook bevind dat die orbitale elemente van die ETNO's wat deur die Dark Energy Survey gevind is, geen bewyse van groepering toon nie. Hulle het egter ook opgemerk dat die lugbedekking en die aantal voorwerpe wat gevind is, onvoldoende was om aan te toon dat daar geen planeet nege was nie. [98] [99] 'n Soortgelyke resultaat is gevind toe hierdie twee opnames gekombineer is met 'n opname deur Trujillo en Sheppard. [100] Hierdie resultate het verskil van 'n ontleding van ontdekkingsvooroordele in die vroeëre waargenome ETNO's deur Mike Brown. Hy het bevind dat nadat waarnemingsvooroordele in berekening gebring is, die groepering van periheliumlengtes van tien bekende ETNO's slegs 1,2% van die tyd waargeneem sou word as hul werklike verspreiding eenvormig was. In kombinasie met die kans vir die waargenome groepering van die argumente van perihelion, was die waarskynlikheid 0,025%. [101] 'n Latere analise van die ontdekkingsvooroordele van 14 ETNO's deur Brown en Batygin het die waarskynlikheid van die waargenome groepering van die lengtelyne van perihelion en die orbitale poollokasies op 0,2% bepaal. [102]

Simulasies van 15 bekende voorwerpe wat onder invloed van Planet Nine ontwikkel, het ook verskille ten opsigte van waarnemings getoon. Cory Shankman en sy kollegas het Planet Nine ingesluit in 'n simulasie van baie klone (voorwerpe met soortgelyke wentelbane) van 15 voorwerpe met 'n semi-hoofas en gt 150 AE en perihelium en gt 30 AE. [J] Terwyl hulle die opstelling van die wentelbane teenoor die van Planet Nine's vir die voorwerpe met 'n semi-hoofas groter as 250 AE waargeneem het, is groeperings van die argumente van perihelium nie gesien nie. Hulle simulasies het ook getoon dat die perihelia van die ETNO's gestyg en glad geval het, en baie met periheleafstande tussen 50 AU en 70 AU gelaat het waar geen waargeneem is nie, en voorspel dat daar baie ander voorwerpe wat nie waargeneem sou word nie. [103] Dit sluit in 'n groot reservoir met voorwerpe met 'n hoë helling wat sou gemis word as gevolg van die meeste waarnemings met klein neigings, [68] en 'n groot aantal voorwerpe met perihelia so ver dat hulle te flou sou wees om waar te neem. Baie van die voorwerpe is ook uit die sonnestelsel uitgegooi nadat hulle die ander reuse-planete teëgekom het. Die groot bevolkings wat nie waargeneem is nie en die verlies aan baie voorwerpe het Shankman et al. om te skat dat die massa van die oorspronklike bevolking tientalle aardmassas was, wat vereis het dat 'n veel groter massa tydens die vroeë sonnestelsel uitgestoot is. [K] Shankman et al. tot die gevolgtrekking gekom dat die bestaan ​​van Planet Nine onwaarskynlik is en dat die huidige waarneming van die bestaande ETNO's 'n tydelike verskynsel is wat sal verdwyn namate meer voorwerpe opgespoor word. [88] [103]

Helling onstabiliteit in 'n massiewe skyf Edit

Ann-Marie Madigan en Michael McCourt beweer dat 'n onstabiliteit van 'n helling in 'n verre gordel verantwoordelik is vir die belyning van die argumente van die verligting van die ETNO's. [104] 'n Neigingsonstabiliteit kan voorkom in 'n skyf van deeltjies met 'n hoë eksentrisiteitsbaan (e & gt 0.6) rondom 'n sentrale liggaam, soos die Son. Die erns van hierdie skyf sou veroorsaak dat die spontane organisasie daarvan die neigings van die voorwerpe verhoog en die argumente van die perihelie in lyn bring, en dit vorm in 'n keël bo of onder die oorspronklike vlak. [105] Hierdie proses benodig 'n lang tyd en 'n beduidende massa van die skyf, in die orde van 'n miljard jaar vir 'n 1–10 aardmassaskyf. [104] Mike Brown beskou Planet Nine as 'n meer waarskynlike verklaring, terwyl hy opmerk dat die huidige opnames nie 'n groot genoeg verspreide skyf aan die lig gebring het om 'n "hellinginstabiliteit" te lewer nie. [106] [107] In die Nice-model simulasies van die sonnestelsel wat die self-swaartekrag van die planetesimale skyf ingesluit het, het 'n neigingsonstabiliteit nie voorgekom nie. In plaas daarvan het die simulasie 'n vinnige neerslag op die wentelbane van die voorwerpe opgelewer, en die meeste voorwerpe is op 'n te kort tydskaal uitgeskiet sodat die onstabiliteit van die voorwerpe kon voorkom. [108] In 2020 het Madigan en kollegas getoon dat die instabiliteit van die helling 20 aardmassas in 'n skyf met voorwerpe met 'n paar groot asse van 'n paar honderd AU benodig. [109] 'n Neigingsonstabiliteit in hierdie skyf kan ook die waargenome gaping in die afstande van die perihelie van die ekstreme TNO's weergee, [110] en die waargenome apsidale belyning na aanleiding van die hellingsonstabiliteit wat voldoende tyd gegee word. [111] [112]

Hou met 'n massiewe skyf Bewerk

Antranik Sefilian en Jihad Touma stel voor dat 'n massiewe skyf van matig eksentrieke TNO's verantwoordelik is vir die groepering van die lengtelyne van die perihelion van die ETNO's. Hierdie skyf bevat 10 aardmassa's van TNO's met uitgelekte wentelbane en eksentrisiteite wat toegeneem het met hul semi-hoofasse wat wissel van nul tot 0,165. Die gravitasie-effekte van die skyf sal die voorwaartse presessie wat deur die reuse-planete aangedryf word, kompenseer sodat die orbitale oriëntasies van sy individuele voorwerpe gehandhaaf word. Die wentelbane van voorwerpe met 'n hoë eksentrisiteit, soos die waargenome ETNO's, sou stabiel wees en ongeveer vaste oriëntasies of lengtelyne van die perihelium hê as hul wentelbane teen hierdie skyf was. [113] Alhoewel Brown van mening is dat die voorgestelde skyf die waargenome groepering van ETNO's kan verklaar, vind hy dit onwaarskynlik dat die skyf oor die ouderdom van die Sonnestelsel kan oorleef. [114] Batygin is van mening dat daar onvoldoende massa in die Kuiper-gordel is om die vorming van die skyf te verklaar en vra "waarom sou die protoplanetêre skyf naby 30 AU eindig en weer verder as 100 AU begin?" [115]

Planeet in 'n laer eksentrisiteitsbaan

Voorgestelde resonante voorwerpe vir
a & gt 150 AU, q & GT 40 AU [116]
Liggaam Barsentriese periode
(jare)
Verhouding
2013 GP 136 1,830 9:1
2000 CR 105 3,304 5:1
2012 VP 113 4,300 4:1
2004 VN 112 5,900 3:1
2010 GB 174 6,600 5:2
90377 Sedna ≈ 11,400 3:2
Hipotetiese planeet ≈ 17,000 1: 1 (per definisie)

Die hipotese van Planet Nine bevat 'n stel voorspellings oor die massa en wentelbaan van die planeet. 'N Alternatiewe teorie voorspel 'n planeet met verskillende wentelparameters. Renu Malhotra, Kathryn Volk en Xianyu Wang het voorgestel dat die vier losstaande voorwerpe met die langste wenteltydperke, dié met perihelia langer as 40 AU en semi-hoof-as groter as 250 AU, in n: 1 of n: 2 gemiddelde bewegingsresonansies met 'n hipotetiese planeet. Twee ander voorwerpe met halfas-asse groter as 150 AE is ook moontlik in resonansie met hierdie planeet. Hul voorgestelde planeet kan op 'n laer eksentrisiteit, lae hellingsbaan, met eksentrisiteit wees e & lt 0.18 en neiging i ≈ 11 °. Die eksentrisiteit word in hierdie geval beperk deur die vereiste dat noue benaderings van 2010 GB moet plaasvind174 na die planeet vermy word. As die ETNO's in periodieke wentelbane van die derde soort is, [L] met hul stabiliteit versterk deur die librering van hul argumente van perihelium, kan die planeet in 'n hoër hellingsbaan wees, met i ≈ 48 °. Anders as Batygin en Brown, spesifiseer Malhotra, Volk en Wang nie dat die meeste van die verafgeleë voorwerpe wentelbane sal hê wat nie in lyn is met die massiewe planeet nie. [116] [118]

Belyning as gevolg van die Kozai-meganisme Edit

Trujillo en Sheppard het in 2014 aangevoer dat 'n massiewe planeet in 'n sirkelbaan met 'n gemiddelde afstand tussen 200 AU en 300 AU verantwoordelik was vir die groepering van die argumente van die perihelion van twaalf TNO's met groot semi-belangrike asse. Trujillo en Sheppard het 'n groepering byna nul grade geïdentifiseer van die argumente van die perihelie van die wentelbane van twaalf TNO's met perihelia van meer as 30 AE en semi-hoofasse van meer as 150 AE. [2] [4] Nadat numeriese simulasies getoon het dat die argumente van perihelie met wisselende snelhede moet sirkuleer en dit na miljarde jare ewekansig laat, stel hulle voor dat 'n massiewe planeet in 'n sirkelbaan teen 'n paar honderd astronomiese eenhede verantwoordelik was vir hierdie groepering . [4] [119] Hierdie massiewe planeet sou veroorsaak dat die argumente van die perihelium van die TNO's ongeveer 0 ° of 180 ° via die Kozai-meganisme weeg, sodat hul wentelbane die vlak van die planeet se baan naby perihelium en aphelie, die naaste en verste, oorsteek punte van die planeet af. [4] [25] In numeriese simulasies, insluitend 'n 2-15 Aardmassa-liggaam in 'n sirkelvormige lae hellingsbaan tussen 200 AE en 300 AE, is die argumente van perihelia van Sedna en 2012 VP113 het miljarde jare ongeveer 0 ° gelibreer (hoewel die onderste perihelie-voorwerpe dit nie gedoen het nie) en periodes van librasie ondergaan met 'n Neptunus-massa-voorwerp in 'n wentelbaan met 'n hoë helling by 1500 AE. [4] 'n Ander proses soos 'n ster wat verbygaan, is nodig om die afwesigheid van voorwerpe met argumente van perihelium naby 180 ° te verreken. [2] [M]

Hierdie simulasies het die basiese idee getoon van hoe 'n enkele groot planeet die kleiner TNO's in soortgelyke wentelbane kan herder. Dit was 'n basiese bewys van konsepsimulasies wat nie 'n unieke baan vir die planeet verkry het nie, want volgens hulle is daar baie moontlike wentelbane wat die planeet kan hê. [119] Hulle het dus nie 'n model volledig geformuleer wat al die groepering van die ETNO's met 'n baan vir die planeet suksesvol opgeneem het nie. [2] Maar hulle was die eerstes wat opgemerk het dat daar 'n groepering in die wentelbane van TNO's was en dat die heel waarskynlikste rede was van 'n onbekende massiewe verre planeet. Hul werk stem baie ooreen met die manier waarop Alexis Bouvard opgemerk het dat Uranus se beweging eienaardig was en het voorgestel dat dit waarskynlik gravitasiekragte van 'n onbekende 8ste planeet was, wat gelei het tot die ontdekking van Neptunus. [122]

Raúl en Carlos de la Fuente Marcos het 'n soortgelyke model voorgestel, maar met twee verre planete in resonansie. [25] [123] 'n Analise deur Carlos en Raúl de la Fuente Marcos met Sverre J. Aarseth bevestig dat die waargenome belyning van die argumente van perihelie nie te wyte kan wees aan waarnemingsvooroordeel nie. Hulle het bespiegel dat dit in plaas daarvan veroorsaak is deur 'n voorwerp met 'n massa tussen die van Mars en Saturnus wat ongeveer 200 AE van die son wentel. Soos Trujillo en Sheppard, het hulle geteoretiseer dat die TNO's deur 'n Kozai-meganisme saamgevoeg word en hulle gedrag vergelyk met dié van Comet 96P / Machholz onder die invloed van Jupiter. [124] Hulle het ook gesukkel om die orbitale belyning aan die hand van 'n model met slegs een onbekende planeet te verklaar, en het dus voorgestel dat hierdie planeet self in resonansie is met 'n massiewer wêreld ongeveer 250 AE van die son af. [119] [125] Brown en Batygin het in hul artikel opgemerk dat die opstel van argumente van perihelium naby 0 ° of 180 ° via die Kozai-meganisme 'n verhouding van die semi-hoofasse byna gelyk aan een vereis, wat daarop dui dat meerdere planete met wentelbane ingestel op die datastel sou vereis word, wat hierdie verduideliking te ongemaklik maak. [2]

Primordiale swart gat

In 2019 het Jakub Scholtz en James Unwin voorgestel dat 'n oer-swart gat verantwoordelik was vir die groepering van die wentelbane van die ETNO's. Hul analise van OGLE-gravitasie-lensdata het 'n bevolking van planetêre massa-voorwerpe in die rigting van die galaktiese bult meer getoon as die plaaslike bevolking van sterre. Hulle stel voor dat hierdie voorwerpe in plaas van vrydrywende planete primordiale swart gate is.Aangesien hul skatting van die grootte van hierdie populasie groter is as die geskatte populasie vrydrywende planete uit planetêre vormingsmodelle, voer hulle aan dat die inname van 'n hipotetiese oer-swart gat waarskynliker sou wees as die vang van 'n vryswewende planeet. Dit kan ook verklaar waarom 'n voorwerp wat verantwoordelik is vir die versteuring van die wentelbane van die ETNO's, nog gesien moet word. [126] [127] 'n Opsporingsmetode is in die koerant voorgestel, wat verklaar dat die swart gat te koud is om oor die CMB opgespoor te word, maar interaksie met omliggende donker materie sou gammastralings oplewer wat deur die FERMILAT waargeneem kon word. Konstantin Batygin het hierop kommentaar gelewer en gesê hoewel dit moontlik is dat Planet Nine 'n oer-swart gat is, is daar tans nie genoeg bewyse om hierdie idee meer aanneemlik te maak as enige ander alternatief nie. [128] Edward Witten stel 'n sondevloot voor wat versnel word deur stralingsdruk wat 'n oorspronklike swartgat van die Planet Nine kan ontdek, maar Thiem Hoang en Avi Loeb het getoon dat enige sein oorheers sal word deur geraas van die interstellêre medium. [129] [130] Amir Siraj en Avi Loeb het 'n metode vir die Vera C. Rubin-sterrewag voorgestel om fakkels op te spoor vanaf enige swartmassa met 'n lae massa in die buitenste sonnestelsel, insluitend 'n moontlike oorspronklike swartgat van Planet Nine. [131] [132]

Sigbaarheid en ligging Wysig

As gevolg van die uiterste afstand van die son, weerkaats Planet Nine min sonlig, wat moontlik die teleskoopwaarneming kan vermy. [35] Na verwagting sal dit 'n skynbaar sterker as 22 hê, wat dit minstens 600 keer flouer maak as Pluto. [3] [N] As Planet Nine bestaan ​​en naby die perihelium is, kan sterrekundiges dit op grond van bestaande beelde identifiseer. By aphelion sou die grootste teleskope benodig word, maar as die planeet tans tussenin is, kan baie sterrewagte Planeet Nege raaksien. [136] Statisties is dit waarskynlik dat die planeet op 'n afstand groter as 600 AE naby sy aphelie sal wees. [137] Dit is omdat voorwerpe stadiger beweeg as hulle naby hul aphelie is, in ooreenstemming met Kepler se tweede wet. 'N Studie uit 2019 het beraam dat Planet Nine, indien dit bestaan, kleiner en nader kan wees as wat oorspronklik gedink is. Dit sou die hipotetiese planeet helderder en makliker opspoor, met 'n skynbare grootte van 21–22. [1] [138] Volgens professor van die Universiteit van Michigan, Fred Adams, sal Planet Nine óf waarneembaar wees óf genoeg data sal versamel word om die bestaan ​​daarvan uit te skakel. [139] [140]

Soektogte na bestaande data

Die deursoeking van databasisse van sterrevoorwerpe deur Batygin en Brown het reeds 'n groot deel van die lug langs die voorspelde baan van Planet Nine uitgesluit. Die oorblywende streke sluit in die rigting van sy aphelion, waar dit te flou sou wees om deur hierdie opnames opgemerk te word, en naby die vlak van die Melkweg, waar dit moeilik sou onderskei van die talle sterre. [32] Hierdie soektog het die argiefdata van die Catalina Sky Survey tot grootte c ingesluit. 19, Pan-STARRS tot sterkte 21,5, en infrarooi data vanaf die Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) satelliet. [3] [32] Hulle het onlangs ook die eerstejaar-data-vrystelling van die Zwicky Transient Facility deursoek sonder om Planet Nine te identifiseer. [141]

Ander navorsers het ondersoeke gedoen na bestaande data. David Gerdes, wat gehelp het met die ontwikkeling van die kamera wat in die Dark Energy Survey gebruik is, beweer dat sagteware wat ontwerp is om verre sonnestelselvoorwerpe soos 2014 UZ 224 te identifiseer, Planet Nine kan vind as dit as deel van die opname, wat 'n kwart van die suidelike lug. [142] [143] Michael Medford en Danny Goldstein, gegradueerde studente aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, ondersoek ook argiefdata met behulp van 'n tegniek wat beelde wat op verskillende tye geneem is, kombineer. Met behulp van 'n superrekenaar sal hulle die beelde verreken om die berekende beweging van Planet Nine te verreken, sodat baie flou beelde van 'n vaag bewegende voorwerp gekombineer kan word om 'n helderder beeld te lewer. [81] 'n Soektog wat verskeie beelde wat deur WISE en NEOWISE-data versamel is, kombineer, is ook uitgevoer sonder om Planet Nine op te spoor. Hierdie soektog het streke van die hemel weg van die galaktiese vlak op die "W1" golflengte (die 3,4 μm golflengte wat deur WISE gebruik word) bedek en dit is na raming in staat om 'n massa-voorwerp van 10 Aarde tot 800-900 AU op te spoor. [8] [144]

Deurlopende soektogte Wysig

Omdat daar voorspel word dat die planeet in die Noordelike Halfrond sigbaar sal wees, sal die primêre soektog na verwagting met die Subaru-teleskoop uitgevoer word, wat beide 'n opening het wat groot genoeg is om flou voorwerpe te sien en 'n wye gesigsveld om die soektog te verkort. [21] Twee spanne sterrekundiges - Batygin en Brown, sowel as Trujillo en Sheppard - onderneem hierdie soektog saam, en albei spanne verwag dat die soektog tot vyf jaar sal duur. [11] [145] Brown en Batygin het die soektog na Planet Nine aanvanklik tot ongeveer 2000 vierkante grade lug naby Orion verminder, 'n ruimte wat volgens Batygin in ongeveer 20 nagte deur die Subaru-teleskoop bedek kon word. [146] Daaropvolgende verfynings deur Batygin en Brown het die soekruimte tot 600–800 vierkante lugruim verminder. [147] In Desember 2018 het hulle vier halfnagte en drie volle nagte met die Subaru-teleskoop gekyk. [148] Vanweë die ontwykende werking van die hipotetiese planeet, is voorgestel dat verskillende opsporingsmetodes gebruik word wanneer daar na 'n super-Aarde-massaplaneet gesoek word, wat wissel van verskillende teleskope tot die gebruik van veelvuldige ruimtetuie. Aan die einde van April en vroeg in Mei 2020 het Scott Lawrence en Zeeve Rogoszinski laasgenoemde metode voorgestel om dit te vind, aangesien veelvuldige ruimtetuie voordele sal hê as wat teleskope op die land nie het nie. [149]

Bestraling wysig

Alhoewel 'n verre planeet soos Planet Nine weinig lig sou weerkaats, sal dit weens die groot massa steeds die hitte van sy vorming uitstraal terwyl dit afkoel. By 'n geskatte temperatuur van 47 K (-226,2 ° C) sal die uitstoot daarvan op infrarooi golflengtes wees. [150] Hierdie stralinghandtekening kan opgespoor word deur submillimeter-teleskope op die aarde, soos ALMA, [151] en 'n soektog kan gedoen word deur kosmiese mikrogolf-agtergrondeksperimente wat op mm-golflengtes werk. [152] [153] [154] [O] 'n Soektog na 'n deel van die hemelruim met behulp van geargiveerde data van die Atacama Cosmology Telescope, het Planet Nine nie opgespoor nie. [156] Jim Green van NASA se Direktoraat Wetenskapsmissie is optimisties dat dit waargeneem kan word deur die James Webb-ruimteteleskoop, die opvolger van die Hubble-ruimteteleskoop, wat na verwagting in 2021 gelanseer sal word. [87]

Burgerwetenskap Edit

Die Zooniverse Backyard Worlds-projek, wat oorspronklik in Februarie 2017 begin het, het argiefgegewens van die WISE-ruimtetuig gebruik om na Planet Nine te soek. Die projek sal ook soek na substellêre voorwerpe soos bruin dwerge in die omgewing van die sonnestelsel. [157] [158] 32 000 animasies van vier beelde elk, wat 3 persent van die WISE-ruimtetuig se data uitmaak, is op die Backyard Worlds-webwerf gelaai. Deur wetenskaplike voorwerpe in animasies te soek, kan burgerwetenskaplikes Planet Nine vind. [159]

In April 2017, [160] met behulp van data van die SkyMapper-teleskoop by Siding Spring Observatory, het burgerwetenskaplikes op die Zooniverse-platform vier kandidate vir Planet Nine gerapporteer. Hierdie kandidate sal deur sterrekundiges opgevolg word om hul lewensvatbaarheid te bepaal. [161] Die projek, wat op 28 Maart 2017 begin het, het hul doelwitte binne minder as drie dae voltooi met ongeveer vyf miljoen klassifikasies deur meer as 60 000 individue. [161]

Die Zooniverse Catalina Outer Solar System Survey-projek, wat in Augustus 2020 begin is, gebruik gearchiveerde data van die Catalina Sky Survey om na TNO's te soek. Afhangend van die grootte en die afstand en omvang, kan burgerwetenskaplikes dalk Planet Nine vind. [162] [163]

Cassini metings van Saturnus se baan Edit

Presiese waarnemings van Saturnus se baan met behulp van data van Cassini stel voor dat Planet Nine nie in sekere dele van sy voorgestelde baan kon wees nie, omdat die erns daarvan 'n merkbare uitwerking op Saturnus se posisie sou hê. Hierdie gegewens bewys en weerlê nie dat Planet Nine bestaan ​​nie. [164]

'N Aanvanklike analise deur Fienga, Laskar, Manche en Gastineau deur gebruik te maak van Cassini-data om Saturnus se wentelreste te soek, klein verskille met die voorspelde baan as gevolg van die son en die bekende planete, was nie in ooreenstemming met die feit dat Planet Nine met 'n ware afwyking geleë was nie. ligging langs sy baan relatief tot perihelion, van -130 ° tot -110 ° of -65 ° tot 85 °. Die analise, wat Batygin en Brown se wentelparameters vir Planet Nine gebruik, dui daarop dat die gebrek aan steurings aan Saturnus se baan die beste verklaar kan word as Planet Nine op 'n ware anomalie van 117,8 ° + 11 ° geleë is.
−10 °. Op hierdie plek sou Planet Nine ongeveer 630 AE van die son af wees, [164] met 'n regte hemelvaart naby 2 uur en 'n deklinasie naby -20 °, in Cetus. [165] Daarenteen, as die vermeende planeet naby die aphelie is, sal dit naby die regte hemelvaart 3,0 uur tot 5,5 uur en deklinasie -1 ° tot 6 ° geleë wees. [166]

'N Latere ontleding van Cassini data deur die astrofisici Matthew Holman en Matthew Payne het die beperkings op moontlike liggings van Planet Nine verskerp. Holman en Payne het 'n doeltreffender model ontwikkel wat hulle in staat gestel het om 'n wyer reeks parameters te ondersoek as die vorige ontleding. Die parameters wat met behulp van hierdie tegniek vir die ontleding van die Cassini-data geïdentifiseer is, is dan gekruis met Batygin en Brown se dinamiese beperkinge op die baan van Planet Nine. Holman en Payne kom tot die gevolgtrekking dat Planet Nine heel waarskynlik binne 20 ° van RA = 40 °, Dec = -15 °, in 'n lugruim naby die sterrebeeld Cetus sal wees. [143] [167]

William Folkner, 'n planetêre wetenskaplike aan die Jet Propulsion Laboratory (JPL), het verklaar dat die Cassini ruimtetuie het nie onverklaarbare afwykings in sy baan rondom Saturnus ervaar nie. 'N Onontdekte planeet sal die baan van Saturnus beïnvloed, nie Cassini. Dit kan 'n handtekening lewer in die metings van Cassini, maar JPL het geen onverklaarbare handtekeninge in gesien nie Cassini data. [168]

Analise van Pluto se wentelbaan Edit

'N Analise in 2016 van Pluto se baan deur Holman en Payne het bevind dat steurings veel groter is as wat die voorgestelde baan van Batygin en Brown vir Planet Nine voorspel het. Holman en Payne het drie moontlike verklarings voorgestel: stelselmatige foute in die metings van Pluto se wentelbaan oor 'n ongemodelleerde massa in die sonnestelsel, soos 'n klein planeet in die omgewing van 60-100 AE (wat moontlik die Kuiper-krans verklaar) of 'n planeet wat massiewer is of nader aan die son in plaas van die planeet wat deur Batygin en Brown voorspel word. [88] [169]

Bane van byna paraboliese komete Edit

'N Analise van die bane van komete met byna paraboliese bane identifiseer vyf nuwe komete met hiperboliese bane wat die nominale baan van Planet Nine nader, soos beskryf in die eerste artikel van Batygin en Brown. As hierdie wentelbane hiperbolies is as gevolg van noue ontmoetings met Planet Nine, word daar volgens die analise beraam dat Planet Nine tans naby die aphelie is, met 'n regterhoogtrek van 83-90 ° en 'n afname van 8-10 °. [170] Scott Sheppard, wat skepties is oor hierdie analise, merk op dat baie verskillende kragte die wentelbane van komete beïnvloed. [88]

Besettings deur Jupiter Trojans Edit

Malena Rice en Gregory Laughlin het voorgestel dat 'n netwerk teleskope gebou word om okkultasies deur Jupiter Trojans op te spoor. Die tydsberekening van hierdie okkulasies sou akkurate astrometrie van hierdie voorwerpe bied, wat dit moontlik maak om hul wentelbane te monitor vir variasies as gevolg van die gety van Planet Nine. [171]

'N Analise deur Sarah Millholland en Gregory Laughlin het 'n patroon van versoenbaarheid (verhoudings tussen wenteltydperke van pare voorwerpe geïdentifiseer wat ooreenstem met beide in resonansie met 'n ander voorwerp) van die ETNO's. Hulle identifiseer vyf voorwerpe wat naby resonansies met Planet Nine sou wees as dit 'n semi-hoofas van 654 AU het: Sedna (3: 2), 2004 VN 112 (3: 1), 2012 VP113 (4: 1), 2000 CR 105 (5: 1) en 2001 FP 185 (5: 1). Hulle identifiseer hierdie planeet as Planet Nine, maar stel 'n ander baan met 'n eksentrisiteit voor e ≈ 0,5, hellings i ≈ 30 °, argument van perihelium ω ≈ 150 °, en lengte van stygende knooppunt Ω ≈ 50 ° (die laaste verskil van Brown en Batygin se waarde van 90 °). [16] [P]

Carlos en Raúl de la Fuente Marcos neem ook kennis van herstellingsfaktore onder die bekende ETNO's soortgelyk aan dié van die Kuiper-gordel, waar toevallige versoenbaarhede voorkom as gevolg van voorwerpe in resonansies met Neptunus. Hulle vind dat sommige van hierdie voorwerpe in 5: 3 en 3: 1 resonansies sou wees met 'n planeet met 'n semi-hoofas van ~ 700 AE. [173]

Daar is ook voorgestel dat drie voorwerpe met kleiner semi-hoofasse naby 172 AU (2013 UH 15, 2016 QV 89 en 2016 QU 89) in resonansie met Planet Nine is. Hierdie voorwerpe sal in resonansie wees en anti-belyn met Planet Nine as dit 'n semi-hoofas van 315 AE het, onder die gebied wat deur Batygin en Brown voorgestel word. Alternatiewelik kan hulle in resonansie met Planet Nine wees, maar hulle het orbitale oriëntasies wat sirkuleer in plaas daarvan om deur Planet Nine beperk te word as dit 'n semi-hoofas van 505 AU het. [175]

'N Latere ontleding deur Elizabeth Bailey, Michael Brown en Konstantin Batygin het bevind dat as Planet Nine in 'n eksentrieke en geneigde baan is, kan die vaslegging van baie ETNO's in hoër-orde resonansies en hul chaotiese oordrag tussen resonansies die identifisering van Planet Nine se semi voorkom. hoofas met behulp van huidige waarnemings. Hulle het ook vasgestel dat die kans dat die eerste ses voorwerpe waargeneem word in die N / 1- of N / 2-periodeverhoudings met Planet Nine minder as 5% is as dit 'n eksentrieke baan het. [176]

Aan die einde van 2020 is vasgestel dat HD 106906 b, 'n kandidaat-eksoplanet, 'n eksentrieke baan het wat dit buite die puinskyf van sy binêre gasheersterre geneem het. Dit lyk asof die baan daarvan soortgelyk is aan die voorspellings wat gemaak word vir die semi-hoofas van Planet Nine, en dit kan dien as 'n gevolmagtigde vir Planet Nine wat help om te verduidelik hoe sulke planeetbane ontwikkel. [174]

Planet Nine het nie 'n amptelike naam nie en sal nie een ontvang nie, tensy dit bevestig word deur middel van beeldvorming. Slegs twee planete, Uranus en Neptunus, is gedurende die aangetekende geskiedenis in die Sonnestelsel ontdek. [177] Baie kleinplanete, waaronder dwergplanete soos Pluto, asteroïdes en komete, is egter ontdek en benoem. Gevolglik is daar 'n gevestigde proses vir die benoeming van nuut ontdekte sonnestelselvoorwerpe. As Planet Nine waargeneem word, sal die International Astronomical Union 'n naam sertifiseer, met voorkeur meestal aan 'n naam wat deur sy ontdekkers voorgestel word. [178] Dit is waarskynlik 'n naam wat gekies is uit die Romeinse of Griekse mitologie. [179]

In hul oorspronklike artikel het Batygin en Brown bloot na die voorwerp as "perturber" verwys, [2] en eers in latere persverklarings het hulle "Planet Nine" gebruik. [180] Hulle het ook die name "Josafat" en "George" ('n verwysing na William Herschel se voorgestelde naam vir Uranus) vir Planet Nine gebruik. Brown het gesê: "Ons noem dit eintlik Phattie [Q] as ons net met mekaar praat." [5] In 'n 2019-onderhoud met Derek Muller vir die YouTube-kanaal Veritasium, Het Batygin ook informeel voorgestel, gebaseer op 'n versoekskrif op Change.org, om die planeet na die sanger David Bowie te vernoem, en om potensiële mane van die planeet na karakters uit Bowie se liedkatalogus te noem, soos Ziggy Stardust of Starman. [181]

Daar is grappies gemaak wat 'Planet Nine' verbind met Ed Wood se 1959 wetenskapfiksie-gruwelfilm Plan 9 vanuit die buitenste ruimte. [159] In verband met die hipotese van Planet Nine, het die filmtitel onlangs sy weg gevind in akademiese diskoers. In 2016 het 'n artikel getiteld Planeet Nege uit die buitenste ruimte oor die veronderstelde planeet in die buitenste gebied van die Sonnestelsel is gepubliseer in Scientific American. [182] Sedertdien het verskeie konferensiegesprekke dieselfde woordspel gebruik, [183] ​​[184], net soos 'n lesing deur Mike Brown in 2019 gehou het. [185]

Persefone, die vrou van die godheid Pluto, was 'n gewilde naam wat algemeen in wetenskapfiksie gebruik word vir 'n planeet anderkant Neptunus (sien Fiktiewe planete van die sonnestelsel). Dit is egter onwaarskynlik dat Planet Nine of enige ander vermoede planeet anderkant Neptunus die naam Persephone sal kry sodra die bestaan ​​daarvan bevestig is, aangesien dit reeds die naam vir die asteroïde 399 Persephone is. [186]

In 2018 het planetêre wetenskaplike Alan Stern beswaar gemaak teen die naam Planeet Negeen gesê: "Dit is 'n poging om die nalatenskap van Clyde Tombaugh uit te wis en dit is eerlikwaar beledigend", wat die naam Planet X voorstel totdat dit ontdek is. [187] Hy het 'n verklaring met 34 ander wetenskaplikes onderteken en gesê: 'Ons glo verder dat die gebruik van hierdie term [Planet Nine] gestaak moet word ten gunste van kultureel en taksonomiese neutrale terme vir sulke planete, soos Planet X, Planet Next, of Giant Planet Five. ' [188] Volgens Brown is '' Planet X 'nie 'n generiese verwysing na een of ander onbekende planeet nie, maar 'n spesifieke voorspelling van Lowell's wat gelei het tot die (toevallige) ontdekking van Pluto. Ons voorspelling hou nie verband met hierdie voorspelling nie.' [187]


Inhoud

Na die ontdekking van Neptunus in 1846, was daar groot bespiegelinge dat 'n ander planeet buite sy baan sou bestaan. Die bekendste van hierdie teorieë het die bestaan ​​van 'n verre planeet voorspel wat die wentelbane van Uranus en Neptunus beïnvloed het. Na uitgebreide berekeninge het Percival Lowell die moontlike baan en ligging van die hipotetiese trans-Neptuniese planeet voorspel en in 1906 met 'n uitgebreide soektog daarna begin. Hy noem die hipotetiese voorwerp Planeet X, 'n naam wat voorheen deur Gabriel Dallet gebruik is. [12] [13] Clyde Tombaugh het Lowell se soektog voortgesit en in 1930 Pluto ontdek, maar dit was gou vasgestel dat dit te klein sou wees om hom as Lowell's Planet X te bekwaam. [14] Na Voyager 2 se vlieg van Neptunus in 1989, was die verskil tussen Uranus ' die voorspelde en waargenome baan is vasgestel as gevolg van die gebruik van 'n voorheen onakkurate massa Neptunus. [15]

Pogings om planete buite Neptunus op indirekte wyse soos omwenteling van die baan op te spoor, dateer van voor die ontdekking van Pluto. Onder die eerstes was George Forbes, wat die bestaan ​​van twee trans-Neptuniese planete in 1880 gepostuleer het. Die een sou 'n gemiddelde afstand van die son, of semi-hoofas, hê van 100 astronomiese eenhede (AU), 100 keer dié van die aarde. Die tweede het 'n semi-hoofas van 300 AE. Sy werk word beskou as soortgelyk aan meer onlangse teorieë van Planet Nine deurdat die planete verantwoordelik sou wees vir 'n samevoeging van die wentelbane van verskeie voorwerpe, in hierdie geval die samevoeging van aphelion-afstande van periodieke komete naby 100 en 300 AE. Dit is soortgelyk aan hoe die aphelion-afstande van Jupiter-familiekomete naby sy baan saamtrek. [16] [17]

Die ontdekking van Sedna se eienaardige wentelbaan in 2004 het gelei tot bespiegeling dat dit 'n massiewe liggaam anders as een van die bekende planete teëgekom het. Sedna se baan is los van mekaar, met 'n afstandafstand van 76 AE wat te groot is as gevolg van gravitasie-interaksie met Neptunus. Verskeie outeurs het voorgestel dat Sedna hierdie baan betree het nadat hulle 'n massiewe liggaam soos 'n onbekende planeet op 'n verre baan, 'n lid van die oop groep wat met die son gevorm het, of 'n ander ster wat later naby die Sonnestelsel verbygegaan het, teëgekom het. [18] [19] Die aankondiging in Maart 2014 van die ontdekking van 'n tweede sednoïde met 'n periheliumafstand van 80 AU, 2012 VP 113, in 'n soortgelyke wentelbaan het gelei tot hernieude bespiegeling dat 'n onbekende super-aarde in die verre sonnestelsel gebly het . [20] [21]

Op 'n konferensie in 2012 het Rodney Gomes voorgestel dat 'n ongemerkte planeet verantwoordelik was vir die wentelbane van sommige ETNO's met losstaande bane en die groot semi-hoofas Centaurs, klein sonnestelselliggame wat die bane van die reuse-planete kruis. [22] [23] Die voorgestelde Neptunus-massa planeet sal in 'n verre (1500 AE), eksentrieke (eksentrisiteit 0,4) en skuins (helling 40 °) baan wees. Soos die planeet nege, sou dit die perihelia van voorwerpe met semi-hoofasse van meer as 300 AE laat oscilleer, wat sommige in wentelbane op die planeet lewer en ander in losstaande wentelbane soos die van Sedna. 'N Artikel van Gomes, Soares en Brasser is in 2015 gepubliseer waarin hulle argumente uiteengesit word. [24]

In 2014 merk sterrekundiges Chad Trujillo en Scott S. Sheppard die ooreenkomste op in die wentelbane van Sedna en 2012 se VP113 en verskeie ander ETNO's. Hulle het voorgestel dat 'n onbekende planeet in 'n sirkelbaan tussen 200 en 300 AE hul wentelbane sou steur. [4] Later dieselfde jaar het Raúl en Carlos de la Fuente Marcos aangevoer dat twee massiewe planete in wentelresonansie nodig was om die ooreenkomste te produseer van soveel banen, 13 wat destyds bekend was. [25] Met behulp van 'n groter monster van 39 ETNO's, het hulle beraam dat die nader planeet 'n semi-hoofas in die gebied 300-400 AU, 'n relatiewe lae eksentrisiteit en 'n helling van byna 14 grade gehad het. [26]

Vroeg in 2016 het Batygin en Brown van die California Institute of Technology beskryf hoe die soortgelyke wentelbane van ses ETNO's deur Planet Nine verklaar kan word en 'n moontlike baan vir die planeet voorgestel word. [2] Hierdie hipotese kan ook ETNO's met wentelbane loodreg op die innerlike planete [2] en ander met uiterste hellings verklaar, [28] en is aangebied as 'n verklaring van die kanteling van die Son se as. [29]

Orbit Edit

Daar word veronderstel dat planeet nege 'n elliptiese baan om die son volg met 'n eksentrisiteit van 0,2 tot 0,5. Die planeet se halfhoofas word geskat op 400 AE tot 800 AE, [A] ongeveer 13 tot 26 keer die afstand van Neptunus tot die Son. Dit sou die planeet tussen 10 000 en 20 000 jaar neem om een ​​volle wentelbaan om die son te maak. [30] Die neiging tot die ekliptika, die vlak van die aarde se baan, word na verwagting 15 ° tot 25 ° geskat. [1] [B] Die afelioen, of die verste punt van die son, sou in die algemene rigting van die sterrebeeld Taurus wees, [31] terwyl die perihelium, die naaste punt aan die son, in die algemene rigting van die suidelike gebiede van Serpens (Caput), Ophiuchus en Weegskaal. [32] [33] Brown meen dat as daar bevestig word dat Planet Nine bestaan, kan 'n sonde dit binne 20 jaar bereik deur 'n aangedrewe slingervelbaan om die son te gebruik. [34]

Massa en radius Redigeer

Die planeet het na raming 5 tot 10 keer die massa van die aarde en 'n radius van 2 tot 4 keer die aarde. [1] Brown meen dat indien die planeet nege bestaan, die massa daarvan voldoende is om sy baan van groot liggame in 4,5 miljard jaar, die ouderdom van die sonnestelsel, skoon te maak, en dat die swaartekrag daarvan die buitenste rand van die sonnestelsel oorheers, wat voldoende is om dit volgens huidige definisies 'n planeet te maak. [35] Sterrekundige Jean-Luc Margot het ook verklaar dat Planet Nine aan sy kriteria voldoen en as 'n planeet sou kwalifiseer as en wanneer dit opgespoor word. [36] [37]

Oorsprong wysig

Verskeie moontlike oorspronge vir Planet Nine is ondersoek, insluitend die uitwerping daarvan uit die omgewing van die bekende reuse-planete, vang van 'n ander ster en in situ vorming. In hul aanvanklike artikel het Batygin en Brown voorgestel dat Planet Nine nader aan die son gevorm het en na 'n noue ontmoeting met Jupiter of Saturnus tydens 'n newetydperk in 'n ver eksentrieke baan uitgestoot word. [2] Die swaartekrag van 'n nabygeleë ster, of sleep van die gasagtige oorblyfsels van die Sonnevel, [38] verminder dan die eksentrisiteit van sy baan. Dit het sy perihelium verhoog en dit in 'n baie wye, maar stabiele baan gelaat, buite die invloed van die ander planete. [39] [40] Die kans dat dit sou gebeur, is op 'n paar persent geraam. [41] As dit nie in die verste uithoeke van die Sonnestelsel geslinger is nie, sou Planet Nine meer massa van die voor-planetêre skyf kon opbou en tot die kern van 'n gasreus ontwikkel. [35] [42] In plaas daarvan is die groei daarvan vroeg gestaak, wat dit met 'n laer massa as Uranus of Neptunus laat. [43]

Dinamiese wrywing van 'n massiewe gordel planeetdiere kan ook die opname van Planet Nine in 'n stabiele baan moontlik maak. Onlangse modelle stel voor dat 'n 60-130 Aardeskyf met planeetdiere kon gevorm het toe die gas van die buitenste dele van die voor-planetêre skyf gesuiwer is. [44] Wanneer Planet Nine deur hierdie skyf beweeg, sal die swaartekrag die paaie van die individuele voorwerpe verander op 'n manier wat die snelheid van Planet Nine in vergelyking daarmee verminder. Dit sal die eksentrisiteit van Planet Nine verlaag en die baan stabiliseer. As hierdie skyf 'n verre binnekant, 100-200 AE, gehad het, sou 'n planeet wat Neptunus teëkom, 'n 20% kans hê om gevang te word in 'n wentelbaan soortgelyk aan die voorgestelde vir planeet nege, met die waargenome groepering waarskynliker as die binnekant van die rand is 200 AU. Anders as die gasnevel, sal die planetêre skyf waarskynlik lank gewees het, wat moontlik later vang. [45]

Planet Nine sou van buite die sonnestelsel gevang kon word tydens 'n noue ontmoeting tussen die son en 'n ander ster. As 'n planeet in 'n verre baan om hierdie ster was, kan drie-liggaam-interaksies tydens die ontmoeting die pad van die planeet verander en dit in 'n stabiele wentelbaan om die son laat. 'N Planeet wat ontstaan ​​in 'n stelsel sonder planete wat deur Jupiter gemasseer word, kan langer in 'n ver eksentrieke baan bly, wat die kans op inname verhoog. [7] Die wyer verskeidenheid moontlike wentelbane sou die kans op 'n relatief lae hellingsbaan tot 1-2 persent verminder. [46] Amir Siraj en Avi Loeb het bevind dat die kans dat die planeet Nine vasgevang word, met 'n faktor van 20 toeneem as die son eens 'n verre, gelyke massa binêre metgesel gehad het. [47] [48] Hierdie proses kan ook met skelm planete plaasvind, maar die waarskynlikheid dat hulle gevang word, is baie kleiner, met slegs 0,05–0,10% wat gevang word in wentelbane soortgelyk aan die voorgestelde planete Nine. [49]

'N Ontmoeting met 'n ander ster kan ook die baan van 'n verre planeet verander en dit van 'n sirkelvormige na 'n eksentrieke baan skuif. Die in situ die vorming van 'n planeet op hierdie afstand sou 'n baie massiewe en uitgebreide skyf benodig, [2] of die uitwaartse drywing van vaste stowwe in 'n verdwynende skyf wat 'n smal ring vorm waaruit die planeet oor 'n biljoen jaar uitgroei. [50] As 'n planeet op so 'n groot afstand gevorm het terwyl die son in sy oorspronklike groep was, is die waarskynlikheid dat dit in 'n baie eksentrieke baan aan die son gebonde sal bly, ongeveer 10%. [46] 'n Verlengde skyf sou onderhewig gewees het aan swaartekragversteuring deur sterre wat verbygaan en deur massaverlies as gevolg van foto-verdamping, terwyl die son egter in die oop tros gebly het waar dit gevorm het. [1]

Bewyse Bewys

Die gravitasie-invloed van Planet Nine verklaar vier eienaardighede van die Sonnestelsel: [51]

  • die groepering van die bane van ETNO's
  • die hoë perihelia van voorwerpe soos 90377 Sedna wat losgemaak word van Neptunus se invloed
  • die hoë hellings van ETNO's met wentelbane ongeveer loodreg op die wentelbane van die agt bekende planete
  • trans-Neptuniese voorwerpe (TNO's) met 'n hoë helling met 'n semi-hoofas van minder as 100 AE.

Planet Nine is aanvanklik voorgestel om die groepering van wentelbane te verklaar, via 'n meganisme wat ook die hoë perihelia van voorwerpe soos Sedna sou verklaar. Die evolusie van sommige van hierdie voorwerpe in loodregte wentelbane was onverwags, maar dit kon ooreenstem met voorwerpe wat voorheen waargeneem is. Daar is later gevind dat die wentelbane van sommige voorwerpe met loodregte wentelbane ontwikkel na kleiner semi-hoofasse toe die ander planete in simulasies opgeneem is. Alhoewel ander meganismes aangebied word vir baie van hierdie eienaardighede, is die swaartekraginvloed van Planet Nine die enigste wat al vier verklaar. Die swaartekrag van Planet Nine sal ook die neigings van ander voorwerpe wat sy baan kruis, verhoog, wat die verspreide skyfvoorwerpe kan verlaat, [52] liggame wat verby Neptunus wentel met semi-hoofasse van meer as 50 AE, en komete van kort tydperk. met 'n breër hellingsverspreiding as waargeneem. [53] Voorheen is Planet Nine veronderstel om verantwoordelik te wees vir die 6 grade kanteling van die Son-as in verhouding tot die wentelbane van die planete, [54] maar onlangse opdaterings van sy voorspelde baan en massa beperk hierdie verskuiwing na

Waarnemings: Orbitale groepering van hoë perihelie-voorwerpe

Die groepering van die wentelbane van TNO's met groot semi-groot asse is die eerste keer beskryf deur Trujillo en Sheppard, wat ooreenkomste opgemerk het tussen die wentelbane van Sedna en 2012 VP113 . Sonder die teenwoordigheid van Planet Nine, moet hierdie bane lukraak versprei word, sonder enige voorkeur. By verdere ontleding het Trujillo en Sheppard opgemerk dat die argumente van perihelion van 12 TNO's met perihelia groter as 30 AE en semi-hoofasse groter as 150 AU byna nul grade was, wat beteken dat hulle deur die ekliptika styg wanneer dit die naaste aan die Son. Trujillo en Sheppard het voorgestel dat hierdie belyning deur die Kozai-meganisme deur 'n massiewe onbekende planeet anderkant Neptunus veroorsaak word. [4] Vir voorwerpe met soortgelyke semi-hoofasse sou die Kozai-meganisme hul argumente van perihelium beperk tot by 0 of 180 grade. Hierdie opsluiting laat voorwerpe met eksentrieke en skuins wentelbane toe om die planeet te benader, omdat hulle die planeet van die planeet se baan op hul naaste en verste punte van die son sou kruis en die planeet se baan sou kruis as hulle ver bo of onder sy baan is. . [25] [55] Die hipotese van Trujillo en Sheppard oor hoe die voorwerpe deur die Kozai-meganisme in lyn sou kom, is verdring deur verdere ontleding en bewyse. [2]

Batygin en Brown, wat die meganisme wat deur Trujillo en Sheppard voorgestel is, wou weerlê, het ook die wentelbane van die TNO's met groot semi-belangrike asse ondersoek. [2] Nadat die voorwerpe in Trujillo en Sheppard se oorspronklike analise wat onstabiel was as gevolg van noue benaderings tot Neptunus of wat geraak is deur Neptunus se gemiddelde bewegingsresonansies, uitgeskakel is, het Batygin en Brown vasgestel dat die argumente van perihelium vir die oorblywende ses voorwerpe (Sedna, 2012) VP113 , 2004 VN112 , 2010 GB 174, 2000 CR105 , en 2010 VZ98 ) was rondom 318 ° ± 8 ° gegroepeer. Hierdie bevinding stem nie ooreen met die manier waarop die Kozai-meganisme geneig is om wentelbane met argumente van die perihelium op 0 ° of 180 ° in lyn te bring nie. [2] [C]

Batygin en Brown het ook gevind dat die wentelbane van die ses ETNO's met 'n semi-hoofas groter as 250 AE en perihelia verder as 30 AU (Sedna, 2012 VP113 , 2004 VN112 , 2010 GB174 , 2007 TG 422 en 2013 RF 98) was in die ruimte in lyn met hul perihelia in ongeveer dieselfde rigting, wat gelei het tot 'n groepering van hul lengtelyne van die perihelium, die plek waar hulle hul naaste aan die son benader. Die wentelbane van die ses voorwerpe is ook gekantel ten opsigte van die ekliptika en ongeveer coplanar, wat 'n groepering van hul lengtes van opgaande knope lewer, die rigtings waarheen hulle elkeen deur die ekliptika styg. Hulle het vasgestel dat die waarskynlikheid slegs 0,007% is dat hierdie kombinasie van toevallings weens toeval was. [2] [56] [57] Hierdie ses voorwerpe is deur ses verskillende opnames op ses verskillende teleskope ontdek. Dit het dit minder waarskynlik gemaak dat die klontjies te wyte was aan 'n waarnemingsvooroordeel, soos om 'n teleskoop op 'n bepaalde deel van die lug te rig. Die waargenome groepering moet binne 'n paar honderd miljoen jaar uitgesmeer word as gevolg van die ligging van die perihelia en die stygende knope teen verskillende snelhede as gevolg van hul gevarieerde semi-belangrike asse en eksentrisiteite, of dit verander. [D] Dit dui aan dat die groepering nie te wyte kon wees aan 'n gebeurtenis in die verre verlede nie, [2] byvoorbeeld 'n ster wat verbygaan, [58] en waarskynlik onderhou word deur die gravitasieveld van 'n voorwerp wat om die Son wentel. [2]

Twee van die ses voorwerpe (2013 RF98 en 2004 VN112 ) het ook baie soortgelyke wentelbane en spektra. [59] [60] Dit het gelei tot die voorstel dat dit 'n binêre voorwerp was wat naby aphelion ontwrig is tydens 'n ontmoeting met 'n ver voorwerp. Die ontwrigting van 'n binêre moet 'n relatiewe nabye ontmoeting vereis, wat op groot afstande van die son minder waarskynlik word. [61]

In 'n latere artikel het Trujillo en Sheppard 'n korrelasie opgemerk tussen die lengte van perihelion en die argument van perihelion van die TNO's met semi-belangrike asse groter as 150 AU. Diegene met 'n lengte van perihelion van 0-120 ° het argumente van perihelion tussen 280 en 360 °, en diegene met 'n lengtegraad van perihelion tussen 180 ° en 340 ° het argumente van perihelion tussen 0 ° en 40 °. Die statistiese beduidendheid van hierdie korrelasie was 99,99%. Hulle het voorgestel dat die korrelasie te wyte is aan die wentelbane van hierdie voorwerpe wat naby benaderings tot 'n massiewe planeet vermy deur bo of onder sy baan te beweeg. [62]

In 'n artikel van Carlos en Raúl de la Fuente Marcos uit 2017 is opgemerk dat die verspreiding van die afstande na die stygende knope van die ETNO's en die van sentaurusse en komete met groot semi-groot asse, bimodaal kan wees. Hulle stel voor dat dit te wyte is aan die ETNO's wat noue benaderings tot 'n planeet met 'n semi-hoofas van 300-400 AE vermy. [63] [64] Met meer data (40 voorwerpe) toon die verspreiding van wedersydse knoopsafstande van die ETNO's 'n statisties beduidende asimmetrie tussen die kortste wedersydse stygende en dalende nodale afstande wat miskien nie te wyte is aan waarnemingsvooroordeel nie, maar miskien die resultaat van eksterne versteurings. [65]

Simulasies: waargenome groepering weergegee Edit

Die groepering van die wentelbane van ETNO's en die verhoging van hul perihelia word weergegee in simulasies wat Planet Nine insluit. In simulasies wat deur Batygin en Brown uitgevoer is, is swerms verspreide skyfvoorwerpe met semi-hoofasse tot 550 AE wat met ewekansige oriëntasies begin het, in 'n groot, eksentrieke wentelbaan in 'n groot kollinêre groep van ruimtelike beperkte wentelbane gevorm. Dit het die meeste van die voorwerpe se perihelia in soortgelyke rigtings laat wys en die voorwerpe se wentelbane met soortgelyke kantelings. Baie van hierdie voorwerpe het hoë-perihelie-bane soos Sedna binnegekom, en onverwags het sommige loodregte bane binnegekom wat Batygin en Brown later opgemerk het, is voorheen waargeneem. [2]

In hul oorspronklike analise het Batygin en Brown bevind dat die verspreiding van die wentelbane van die eerste ses ETNO's die beste weergegee is in simulasies met behulp van 'n 10 aarde massa [E] planeet in die volgende baan: [F]

    a ≈ 700 AE (wentelperiode 700 1,5 = 18 520 jaar) e ≈ 0,6, (perihelium ≈ 280 AU, aphelion ≈ 1120 AU) i ≈ 30 ° na die ekliptikaΩ ≈ 100 °. [G]ω ≈ 140 ° en lengte van die periheliumϖ = 240° [66]

Hierdie parameters vir Planet Nine lewer verskillende gesimuleerde effekte op TNO's. Voorwerpe met 'n semi-hoofas groter as 250 AE is sterk anti-in lyn met Planet Nine, met perihelia teenoor Planet Nine se perihelium. Voorwerpe met semi-hoofasse tussen 150 AU en 250 AU is swak in lyn met Planet Nine, met perihelia in dieselfde rigting as Planet Nine se perihelium. Daar is min effek op voorwerpe met semi-hoofasse minder as 150 AE. [3] Die simulasies het ook aan die lig gebring dat voorwerpe met 'n semi-hoofas groter as 250 AE stabiele, belynde bane kan hê as hulle laer eksentrisiteite het. Hierdie voorwerpe moet nog waargeneem word. [2]

Ander moontlike wentelbane vir Planet Nine is ook ondersoek, met semi-hoofasse tussen 400 AU en 1500 AU, eksentrieke tot 0,8 en 'n wye verskeidenheid hellings. Hierdie wentelbane lewer uiteenlopende resultate. Batygin en Brown het bevind dat die wentelbane van die ETNO's meer geneig is om soortgelyke kantelings te hê as Planet Nine 'n hoër neiging het, maar die anti-belyning verminder ook. [3] Simulasies deur Becker et al. het getoon dat hul wentelbane stabieler was as Planet Nine 'n kleiner eksentrisiteit gehad het, maar dat anti-belyning waarskynliker was by hoër eksentrisiteite. [67] Lawler et al. het bevind dat die bevolking wat in planeet Nine in wentelweerklank gevang is, kleiner was as dit 'n sirkelbaan gehad het, en dat minder voorwerpe 'n hoë hellingsbaan bereik het. [68] Ondersoeke deur Cáceres et al. het getoon dat die wentelbane van die ETNO's beter in lyn was as Planet Nine 'n laer perihelie-baan gehad het, maar die perihelium daarvan hoër as 90 AU moes wees. [69] Later ondersoeke deur Batygin et al. gevind dat hoër wentelbane die gemiddelde hellings van die ETNO-wentelbane verminder. [1] Alhoewel daar baie moontlike kombinasies van baanparameters en massas vir Planet Nine is, was geen van die alternatiewe simulasies beter om die waargenome belyning van die oorspronklike ETNO's te voorspel nie. Die ontdekking van bykomende voorwerpe van die sonnestelsel in die verte sal sterrekundiges toelaat om meer akkurate voorspellings te maak oor die baan van die veronderstelde planeet. Dit kan ook verdere ondersteuning bied vir, of weerlegging, van die Planet Nine-hipotese. [70] [71]

Simulasies wat die migrasie van reuse-planete insluit, het gelei tot 'n swakker belyning van die ETNO-wentelbane. [53] Die rigting van die belyning het ook oorgeskakel, van meer gerig op anti-gerig met toenemende semi-hoofas, en van anti-gerig op in lyn met toenemende periheleafstand. Laasgenoemde sal daartoe lei dat die sednoïede se wentelbane teenoor die meeste ander ETNO's gerig is. [52]

Dinamika: Hoe Planet Nine die wentelbane van ETNO's Edit verander

Planet Nine wysig die wentelbane van ETNO's via 'n kombinasie van effekte. Op baie lang tydskale oefen Planet Nine 'n wringkrag uit op die wentelbane van die ETNO's wat wissel met die belyning van hul wentelbane met Planet Nine's. Die gevolglike uitwisseling van hoekmomentum laat die perihelia styg, plaas dit in Sedna-agtige bane, en val later, en keer dit na 'n paar honderd miljoen jaar terug na hul oorspronklike bane. Die beweging van hul perihelierigtings draai ook om as hul eksentrisiteite klein is, en hou die voorwerpe teenbelyn, sien blou kurwes op die diagram of in lyn gebringde rooi kurwes.Op korter tydskale bied middelbewegingsresonansies met Planet Nine fase-beskerming, wat hul wentelbane stabiliseer deur die semi-hoofas van die voorwerpe effens te verander, hul bane gesinchroniseer met Planet Nine's te hou en noue benaderings te voorkom. Die swaartekrag van Neptunus en die ander reuse-planete, en die neiging van die planeet Nine se baan, verswak hierdie beskerming. Dit lei tot 'n chaotiese variasie van semi-hoofasse terwyl voorwerpe tussen resonansies spring, insluitende hoë-orde resonansies soos 27:17, op miljoene jaar-tydskale. [73] Die gemiddelde-resonansies is miskien nie nodig vir die oorlewing van ETNO's as hulle en Planet Nine albei op skuins wentelbane is nie. [74] Die wentelpale van die voorwerpe loop rond, of sirkel, die pool van die sonnestelsel se Laplace-vlak. By groot semi-hoofasse word die Laplace-vlak kromgetrek in die rigting van die planeet van die baan Nine. Dit veroorsaak dat wentelpale van die ETNO's gemiddeld na een kant toe gekantel word en dat hul lengtes van stygende knope gegroepeer word. [73]

Voorwerpe in loodregte wentelbane met groot semi-hoofas Edit

Planet Nine kan ETNO's in bane lewer wat ongeveer loodreg op die ekliptika is. [75] [76] Verskeie voorwerpe met hoë hellings, groter as 50 °, en groot semi-hoof-asse, bo 250 AE, is waargeneem. [77] Hierdie bane word geproduseer wanneer ETNO's met 'n lae helling 'n sekulêre resonansie met Planet Nine betree wanneer hulle lae eksentrisiteitsbane bereik. Die resonansie laat toe dat hul eksentrisiteite en neigings toeneem, wat die eTNO's in loodregte wentelbane met lae perihelia aflewer, waar dit makliker waargeneem kan word. Die ETNO's ontwikkel dan in retrograde wentelbane met laer eksentrisiteite, waarna hulle deur 'n tweede fase van hoë eksentrisiteit loodregte wentelbane beweeg, voordat hulle terugkeer na lae eksentrisiteit en hellingsbane. Die sekulêre resonansie met Planet Nine behels 'n lineêre kombinasie van argumente en lengtelyne van die baan: Δϖ - 2ω. In teenstelling met die Kozai-meganisme, veroorsaak hierdie resonansie dat voorwerpe hul maksimum eksentrisiteite bereik as hulle in byna loodregte wentelbane is. In simulasies wat deur Batygin en Morbidelli uitgevoer is, was hierdie evolusie relatief algemeen, met 38% van die stabiele voorwerpe wat dit ten minste een keer ondergaan het. [73] Die argumente van die perihelium van hierdie voorwerpe is naby of teenoor Planet Nine's gegroepeer en hul lengtelyne van stygende knooppunt is rondom 90 ° gegroepeer in beide rigtings vanaf Planet Nine's wanneer hulle lae perihelia bereik. [2] [74] Dit stem ooreen met waarnemings met die verskille wat toegeskryf word aan ontmoetings met die bekende reuse-planete in die verte. [2]

Omlope van voorwerpe met 'n hoë helling Redigeer

'N Populasie van TNO's met 'n hoë helling en semi-hoofasse van minder as 100 AE kan gegenereer word deur die gesamentlike effekte van Planet Nine en die ander reuse-planete. Die ETNO's wat loodregte bane binnevaar, het perihelia laag genoeg om hul bane die van Neptunus of die ander reuse-planete te sny. 'N Ontmoeting met een van hierdie planete kan die semi-hoofas van 'n ETNO laat sak tot onder 100 AE, waar die baan van die voorwerp nie meer deur Planet Nine beheer word nie en dit dan in 'n baan soos 2008 KV 42 laat. Die voorspelde orbitale verdeling van die langste leeftyd van hierdie voorwerpe is nie-eenvormig. Die meeste het wentelbane met perihelia wat wissel van 5 AU tot 35 AU en hellings onder 110 ° buite 'n gaping met min voorwerpe is ander met hellings naby 150 ° en perihelia naby 10 AU. [28] Voorheen is voorgestel dat hierdie voorwerpe hul oorsprong het in die Oort-wolk, [78] 'n teoretiese wolk van ysige planeetdiere wat die son omring van afstande van 2000 tot 200.000 AU. [79] In simulasies sonder Planet Nine word egter 'n onvoldoende aantal uit die Oort-wolk geproduseer in verhouding tot waarnemings. [52] Enkele van die TNO's met 'n hoë neiging kan retrograde Jupiter Trojans word. [80]

Oort wolk en komete Redigeer

Planet Nine verander die bronstreke en die hellingverspreiding van komete. In simulasies van die migrasie van die reuse-planete wat deur die Nice-model beskryf word, word minder voorwerpe in die Oort-wolk vasgelê as Planet Nine ingesluit word. Ander voorwerpe word vasgevang in 'n wolk voorwerpe wat dinamies beheer word deur Planet Nine. Hierdie Planet Nine-wolk, bestaande uit die ETNO's en die loodregte voorwerpe, strek vanaf semi-hoofasse van 200 AU tot 3000 AU en bevat ongeveer 0,3-0,4 aardmassas. [53] [68] As die perihelia van voorwerpe in die Planet Nine-wolk laag genoeg daal om die ander planete teë te kom, sal sommige in wentelbane versprei word wat die binneste Sonnestelsel binnedring waar hulle as komete waargeneem kan word. As daar Planet Nine bestaan, sal dit ongeveer 'n derde van die Halley-komete uitmaak. Interaksies met Planet Nine sal ook die neigings van die verspreide skyfvoorwerpe wat sy baan kruis, verhoog. Dit kan meer lei tot matige hellings van 15–30 grade as waargeneem. [52] Die neigings van die Jupiter-familiekomete afgelei van die bevolking sou ook 'n breër hellingsverspreiding hê as wat waargeneem word. [53] [81] Onlangse ramings van 'n kleiner massa en eksentrisiteit vir Planet Nine sou die effek daarvan op hierdie neigings verminder. [1]

Opgedateerde model Wysig

In Februarie 2019 het die totale ETNO's wat pas by die oorspronklike hipotese dat die as-hoofas van meer as 250 AE is, toegeneem tot 14 voorwerpe. Die baanparameters vir Planet Nine wat deur Batygin en Brown bevoordeel is na 'n ontleding van hierdie voorwerpe, was: [82]

  • semi-hoofas van 400-500 AE
  • orbitale eksentrisiteit van 0,15-0,3
  • baanhelling rondom 20 °
  • massa van ongeveer 5 aardmassas.

Ontvangs wysig

Batygin was versigtig met die interpretasie van die resultate van die simulasie wat vir sy en Brown se navorsingsartikel ontwikkel is, en het gesê: "Totdat Planet Nine op kamera vasgevang word, tel dit nie regtig nie. Al wat ons nou het, is 'n eggo." [83] Brown het die kans vir die bestaan ​​van Planet Nine op ongeveer 90% gestel. [35] Greg Laughlin, een van die min navorsers wat vooraf van hierdie artikel geweet het, gee 'n skatting van 68,3%. [5] Ander skeptiese wetenskaplikes eis dat meer gegewens in terme van addisionele KBO's geanaliseer moet word of finale bewyse deur middel van fotografiese bevestiging. [84] [71] [85] Brown, hoewel hy die punt van die skeptici toegegee het, dink steeds dat daar genoeg data is om 'n soeke na 'n nuwe planeet op te stel. [86]

Die Planet Nine-hipotese word ondersteun deur verskeie sterrekundiges en akademici. Jim Green, direkteur van NASA se direksie wetenskapsmissie, het gesê: "die bewyse is nou sterker as voorheen". [87] Maar Green het ook gewaarsku oor die moontlikheid van ander verklarings vir die waargenome beweging van verre ETNO's, en hy het Carl Sagan aangehaal, "buitengewone eise vereis buitengewone bewyse." [35] Professor Tom Levenson, Massachusetts Institute of Technology, het tot die gevolgtrekking gekom dat Planet Nine die enigste bevredigende verklaring lyk vir alles wat nou bekend is oor die buitenste streke van die Sonnestelsel. [83] Sterrekundige Alessandro Morbidelli, wat die navorsingsartikel vir Die Astronomiese Tydskrif, stem saam en sê: 'Ek sien geen alternatiewe verklaring as wat Batygin en Brown bied nie.' [5] [35]

Sterrekundige Renu Malhotra bly agnosties oor Planet Nine, maar merk op dat sy en haar kollegas gevind het dat die wentelbane van ETNO's op 'n manier lyk wat moeilik anders verklaar kan word. 'Die hoeveelheid skering wat ons sien, is net mal,' het sy gesê. 'Vir my is dit die mees intrigerende bewys vir Planet Nine wat ek tot dusver raakgeloop het.' [88]

Ander owerhede het verskillende mate van skeptisisme. Die Amerikaanse astrofisikus Ethan Siegel, wat vroeër bespiegel het dat planete moontlik tydens 'n vroeë dinamiese onstabiliteit uit die Sonnestelsel gestoot is, is skepties oor die bestaan ​​van 'n onontdekte planeet in die Sonnestelsel. [76] [89] In 'n artikel van 2018 wat 'n opname bespreek wat geen bewyse van groepering van ETNO's se wentelbane gevind het nie, stel hy voor dat die groepering wat voorheen waargeneem is, die resultaat kon wees van die waarneming van vooroordeel en beweer dat die meeste wetenskaplikes dink dat Planet Nine nie bestaan ​​nie. [90] Die planetêre wetenskaplike Hal Levison meen dat die kans dat 'n uitgestote voorwerp in die binneste Oort-wolk beland, slegs ongeveer 2% is, en bespiegel dat baie voorwerpe verby die Oort-wolk gegooi moes gewees het as 'n mens 'n stabiele baan betree het. [91]

'N mate van skeptisisme ten opsigte van die Planet Nine-hipotese het in 2020 ontstaan, gebaseer op die resultate van die Outer Solar System Origins Survey en die Dark Energy Survey. Met die OSSOS word meer as 800 trans-Neptuniese voorwerpe gedokumenteer en die DES ontdek 316 nuwe. [92] Beide opnames is aangepas vir waarnemingsvooroordeel en het tot die gevolgtrekking gekom dat van die waargenome voorwerpe geen bewyse vir groepering was nie. [93] Die outeurs gaan verder om te verduidelik dat feitlik alle voorwerpe kan verklaar word deur fisiese verskynsels eerder as deur 'n negende planeet soos deur Brown & amp Batygin bedoel. [94] 'n Skrywer van een van die studies, Samantha Lawler, het gesê dat die hipotese van Planet Nine wat deur Brown & amp Batygin voorgestel is, nie 'n gedetailleerde waarneming is nie, wat die veel groter steekproefgrootte van 800 voorwerpe wys in vergelyking met die veel kleiner 14 en dat afdoende studies gebaseer op genoemde voorwerpe "voortydig" was. Sy het verder gegaan om die verskynsel van hierdie ekstreme wentelbane te wyte aan die swaartekrag van Neptunus toe dit vroeër in die geskiedenis van die Sonnestelsel na buite migreer. [95]

Tydelike of toevallige groepering Wysig

Die resultate van die Outer Solar System Survey (OSSOS) dui daarop dat die waargenome groepering die resultaat is van 'n kombinasie van waarneming van vooroordeel en statistieke met klein getalle. OSSOS, 'n goed gekenmerkte opname van die buitenste sonnestelsel met bekende vooroordele, het agt voorwerpe waargeneem met semi-hoofas en 150 AE met wentelbane gerig in 'n wye verskeidenheid rigtings. Nadat die waarnemingsvooroordele van die opname verreken is, is geen bewyse gesien vir die argumente van groepering van perihelion (cl) wat deur Trujillo en Sheppard geïdentifiseer is nie, [I] en die oriëntasie van die wentelbane van die voorwerpe met die grootste semi-hoofas was statisties in ooreenstemming met willekeur. [96] [97] Pedro Bernardinelli en sy kollegas het ook bevind dat die orbitale elemente van die ETNO's wat deur die Dark Energy Survey gevind is, geen bewyse van groepering toon nie. Hulle het egter ook opgemerk dat die lugbedekking en die aantal voorwerpe wat gevind is, onvoldoende was om aan te toon dat daar geen planeet nege was nie. [98] [99] 'n Soortgelyke resultaat is gevind toe hierdie twee opnames gekombineer is met 'n opname deur Trujillo en Sheppard. [100] Hierdie resultate het verskil van 'n ontleding van ontdekkingsvooroordele in die vroeëre waargenome ETNO's deur Mike Brown. Hy het bevind dat nadat waarnemingsvooroordele in berekening gebring is, die groepering van periheliumlengtes van tien bekende ETNO's slegs 1,2% van die tyd waargeneem sou word as hul werklike verspreiding eenvormig was. In kombinasie met die kans vir die waargenome groepering van die argumente van perihelion, was die waarskynlikheid 0,025%. [101] 'n Latere analise van die ontdekkingsvooroordele van 14 ETNO's deur Brown en Batygin het die waarskynlikheid van die waargenome groepering van die lengtelyne van perihelion en die orbitale poollokasies op 0,2% bepaal. [102]

Simulasies van 15 bekende voorwerpe wat onder invloed van Planet Nine ontwikkel, het ook verskille ten opsigte van waarnemings getoon. Cory Shankman en sy kollegas het Planet Nine ingesluit in 'n simulasie van baie klone (voorwerpe met soortgelyke wentelbane) van 15 voorwerpe met 'n semi-hoofas en gt 150 AE en perihelium en gt 30 AE. [J] Terwyl hulle die opstelling van die wentelbane teenoor die van Planet Nine's vir die voorwerpe met 'n semi-hoofas groter as 250 AE waargeneem het, is groeperings van die argumente van perihelium nie gesien nie. Hulle simulasies het ook getoon dat die perihelia van die ETNO's gestyg en glad geval het, en baie met periheleafstande tussen 50 AU en 70 AU gelaat het waar geen waargeneem is nie, en voorspel dat daar baie ander voorwerpe wat nie waargeneem sou word nie. [103] Dit sluit in 'n groot reservoir met voorwerpe met 'n hoë helling wat gemis sou word as gevolg van die meeste waarnemings met klein neigings, [68] en 'n groot aantal voorwerpe met perihelia so ver dat hulle te flou sou wees om waar te neem. Baie van die voorwerpe is ook uit die sonnestelsel uitgegooi nadat hulle die ander reuse-planete teëgekom het. Die groot bevolkings wat nie waargeneem is nie en die verlies aan baie voorwerpe het Shankman et al. om te skat dat die massa van die oorspronklike bevolking tientalle aardmassas was, wat vereis het dat 'n veel groter massa tydens die vroeë sonnestelsel uitgestoot is. [K] Shankman et al. tot die gevolgtrekking gekom dat die bestaan ​​van Planet Nine onwaarskynlik is en dat die huidige waarneming van die bestaande ETNO's 'n tydelike verskynsel is wat sal verdwyn namate meer voorwerpe opgespoor word. [88] [103]

Helling onstabiliteit in 'n massiewe skyf Edit

Ann-Marie Madigan en Michael McCourt beweer dat 'n onstabiliteit van 'n helling in 'n verre gordel verantwoordelik is vir die belyning van die argumente van die verligting van die ETNO's. [104] 'n Neigingsonstabiliteit kan voorkom in 'n skyf van deeltjies met 'n hoë eksentrisiteitsbaan (e & gt 0.6) rondom 'n sentrale liggaam, soos die Son. Die erns van hierdie skyf sou veroorsaak dat die spontane organisasie daarvan die neigings van die voorwerpe verhoog en die argumente van die perihelie in lyn bring, en dit vorm in 'n keël bo of onder die oorspronklike vlak. [105] Hierdie proses benodig 'n lang tyd en 'n beduidende massa van die skyf, in die orde van 'n miljard jaar vir 'n 1–10 aardmassaskyf. [104] Mike Brown beskou Planet Nine as 'n meer waarskynlike verklaring, en let op dat huidige opnames nie 'n groot genoeg verspreide skyf aan die lig gebring het om 'n "hellinginstabiliteit" te lewer nie. [106] [107] In die Nice-model simulasies van die sonnestelsel wat die self-swaartekrag van die planetesimale skyf ingesluit het, het 'n neigingsonstabiliteit nie voorgekom nie. In plaas daarvan het die simulasie 'n vinnige neerslag op die wentelbane van die voorwerpe opgelewer, en die meeste voorwerpe is op 'n te kort tydskaal uitgeskiet sodat die onstabiliteit van die voorwerpe kon voorkom. [108] In 2020 het Madigan en kollegas getoon dat die helling onstabiliteit 20 Aardmassas in 'n skyf met voorwerpe met 'n paar as van 'n paar honderd AU benodig. [109] 'n Neigingsonstabiliteit in hierdie skyf kan ook die waargenome gaping in die afstande van die perihelie van die ekstreme TNO's weergee, [110] en die waargenome apsidale belyning na aanleiding van die hellingsonstabiliteit wat voldoende tyd gegee word. [111] [112]

Hou met 'n massiewe skyf Bewerk

Antranik Sefilian en Jihad Touma stel voor dat 'n massiewe skyf van matig eksentrieke TNO's verantwoordelik is vir die groepering van die lengtelyne van die perihelion van die ETNO's. Hierdie skyf bevat 10 aardmassa's van TNO's met uitgelekte wentelbane en eksentrisiteite wat toegeneem het met hul semi-hoofasse wat wissel van nul tot 0,165. Die gravitasie-effekte van die skyf sal die voorwaartse presessie wat deur die reuse-planete aangedryf word, kompenseer sodat die orbitale oriëntasies van sy individuele voorwerpe gehandhaaf word. Die wentelbane van voorwerpe met 'n hoë eksentrisiteit, soos die waargenome ETNO's, sou stabiel wees en ongeveer vaste oriëntasies of lengtelyne van die perihelium hê as hul wentelbane teen hierdie skyf was. [113] Alhoewel Brown van mening is dat die voorgestelde skyf die waargenome groepering van ETNO's kan verklaar, vind hy dit onwaarskynlik dat die skyf oor die ouderdom van die Sonnestelsel kan oorleef. [114] Batygin is van mening dat daar onvoldoende massa in die Kuiper-gordel is om die vorming van die skyf te verklaar en vra "waarom sou die protoplanetêre skyf naby 30 AU eindig en weer verder as 100 AU begin?" [115]

Planeet in 'n laer eksentrisiteitsbaan

Voorgestelde resonante voorwerpe vir
a & gt 150 AU, q & GT 40 AU [116]
Liggaam Barsentriese periode
(jare)
Verhouding
2013 GP 136 1,830 9:1
2000 CR 105 3,304 5:1
2012 VP 113 4,300 4:1
2004 VN 112 5,900 3:1
2010 GB 174 6,600 5:2
90377 Sedna ≈ 11,400 3:2
Hipotetiese planeet ≈ 17,000 1: 1 (per definisie)

Die Planet Nine-hipotese bevat 'n stel voorspellings oor die massa en wentelbaan van die planeet. 'N Alternatiewe teorie voorspel 'n planeet met verskillende wentelparameters. Renu Malhotra, Kathryn Volk en Xianyu Wang het voorgestel dat die vier losstaande voorwerpe met die langste wenteltydperke, dié met perihelia langer as 40 AU en semi-groot asse groter as 250 AU, in n: 1 of n: 2 gemiddelde-resonansies met 'n hipotetiese planeet. Twee ander voorwerpe met halfas-asse groter as 150 AE is ook moontlik in resonansie met hierdie planeet. Hul voorgestelde planeet kan op 'n laer eksentrisiteit, lae hellingsbaan, met eksentrisiteit wees e & lt 0.18 en neiging i ≈ 11 °. Die eksentrisiteit word in hierdie geval beperk deur die vereiste dat noue benaderings van 2010 GB moet plaasvind174 na die planeet vermy word. As die ETNO's in periodieke wentelbane van die derde soort is, [L] met hul stabiliteit verbeter deur die librering van hul argumente van perihelium, kan die planeet in 'n hoër hellingsbaan wees, met i ≈ 48 °. Anders as Batygin en Brown, spesifiseer Malhotra, Volk en Wang nie dat die meeste van die verafgeleë voorwerpe wentelbane sal hê wat anti-in lyn is met die massiewe planeet nie. [116] [118]

Belyning as gevolg van die Kozai-meganisme Edit

Trujillo en Sheppard het in 2014 aangevoer dat 'n massiewe planeet in 'n sirkelbaan met 'n gemiddelde afstand tussen 200 AU en 300 AU verantwoordelik was vir die groepering van die argumente van die perihelium van twaalf TNO's met groot semi-belangrike asse. Trujillo en Sheppard het 'n groepering byna nul grade geïdentifiseer van die argumente van die perihelium van die wentelbane van twaalf TNO's met perihelia van meer as 30 AE en semi-hoofasse van meer as 150 AE. [2] [4] Nadat numeriese simulasies getoon het dat die argumente van perihelie in wisselende tempo's moet sirkuleer en dit na miljarde jare willekeurig laat, het hulle voorgestel dat 'n massiewe planeet in 'n sirkelbaan teen 'n paar honderd astronomiese eenhede verantwoordelik was vir hierdie groepering . [4] [119] Hierdie massiewe planeet sou veroorsaak dat die argumente van die perihelium van die TNO's ongeveer 0 ° of 180 ° via die Kozai-meganisme libreer sodat hul wentelbane die vlak van die planeet se baan naby perihelium en aphelie, die naaste en verste, kruis punte van die planeet af. [4] [25] In numeriese simulasies, insluitend 'n 2-15 Aardmassa-liggaam in 'n sirkelvormige lae hellingsbaan tussen 200 AE en 300 AE, is die argumente van Perihelia van Sedna en 2012 VP113 het miljarde jare ongeveer 0 ° gelibreer (alhoewel die onderste perihelie-voorwerpe dit nie gedoen het nie) en periodes van librasie ondergaan met 'n Neptunus-massa-voorwerp in 'n hoë hellingsbaan by 1500 AE. [4] 'n Ander proses soos 'n ster wat verbygaan, is nodig om die afwesigheid van voorwerpe met argumente van perihelium naby 180 ° te verreken. [2] [M]

Hierdie simulasies het die basiese idee getoon van hoe 'n enkele groot planeet die kleiner TNO's in soortgelyke wentelbane kan herder. Dit was 'n basiese bewys van konsepsimulasies wat nie 'n unieke baan vir die planeet verkry het nie, want volgens hulle is daar baie moontlike wentelbane wat die planeet kan hê.[119] Hulle het dus nie 'n model volledig geformuleer wat al die groepering van die ETNO's met 'n baan vir die planeet suksesvol opgeneem het nie. [2] Maar hulle was die eerstes wat opgemerk het dat daar 'n groepering in die wentelbane van TNO's was en dat die heel waarskynlikste rede was van 'n onbekende massiewe verre planeet. Hul werk stem baie ooreen met die manier waarop Alexis Bouvard opgemerk het dat Uranus se beweging eienaardig was en het voorgestel dat dit waarskynlik gravitasiekragte van 'n onbekende 8ste planeet was, wat gelei het tot die ontdekking van Neptunus. [122]

Raúl en Carlos de la Fuente Marcos het 'n soortgelyke model voorgestel, maar met twee verre planete in resonansie. [25] [123] 'n Analise deur Carlos en Raúl de la Fuente Marcos met Sverre J. Aarseth bevestig dat die waargenome belyning van die argumente van perihelie nie te wyte kan wees aan waarnemingsvooroordeel nie. Hulle het bespiegel dat dit in plaas daarvan veroorsaak is deur 'n voorwerp met 'n massa tussen die van Mars en Saturnus wat ongeveer 200 AE van die son wentel. Soos Trujillo en Sheppard, het hulle geteoretiseer dat die TNO's deur 'n Kozai-meganisme saamgevoeg word en hulle gedrag vergelyk met dié van Comet 96P / Machholz onder die invloed van Jupiter. [124] Hulle het ook gesukkel om die orbitale belyning aan die hand van 'n model met slegs een onbekende planeet te verklaar, en het dus voorgestel dat hierdie planeet self in resonansie is met 'n massiewer wêreld ongeveer 250 AE van die son af. [119] [125] Brown en Batygin het in hul artikel opgemerk dat die opstel van argumente van die perihelium naby 0 ° of 180 ° via die Kozai-meganisme 'n verhouding van die semi-hoofasse byna gelyk is aan een, wat daarop dui dat meerdere planete met wentelbane ingestel op die datastel sou vereis word, wat hierdie verduideliking te ongemaklik maak. [2]

Primordiale swart gat

In 2019 het Jakub Scholtz en James Unwin voorgestel dat 'n oer-swart gat verantwoordelik was vir die groepering van die wentelbane van die ETNO's. Hul analise van OGLE-gravitasie-lensdata het 'n bevolking van planetêre massa-voorwerpe in die rigting van die galaktiese bult meer getoon as die plaaslike bevolking van sterre. Hulle stel voor dat hierdie voorwerpe in plaas van vrydrywende planete primordiale swart gate is. Aangesien hul skatting van die grootte van hierdie populasie groter is as die geskatte populasie vrydrywende planete uit planetêre vormingsmodelle, voer hulle aan dat die inname van 'n hipotetiese oer-swart gat waarskynliker sou wees as die vang van 'n vryswewende planeet. Dit kan ook verklaar waarom 'n voorwerp wat verantwoordelik is vir die versteuring van die wentelbane van die ETNO's, nog gesien moet word. [126] [127] 'n Opsporingsmetode is in die koerant voorgestel, wat verklaar dat die swart gat te koud is om oor die CMB opgespoor te word, maar interaksie met omliggende donker materie sou gammastralings oplewer wat deur die FERMILAT waargeneem kon word. Konstantin Batygin het hierop kommentaar gelewer en gesê hoewel dit moontlik is dat Planet Nine 'n oer-swart gat is, is daar tans nie genoeg bewyse om hierdie idee meer aanneemlik te maak as enige ander alternatief nie. [128] Edward Witten stel 'n sondevloot voor wat versnel word deur stralingsdruk wat 'n oorspronklike swartgat van die Planet Nine kan ontdek, maar Thiem Hoang en Avi Loeb het getoon dat enige sein oorheers sal word deur geraas van die interstellêre medium. [129] [130] Amir Siraj en Avi Loeb het 'n metode vir die Vera C. Rubin-sterrewag voorgestel om fakkels op te spoor vanaf enige swartmassa met 'n lae massa in die buitenste sonnestelsel, insluitend 'n moontlike oorspronklike swartgat van Planet Nine. [131] [132]

Sigbaarheid en ligging Wysig

As gevolg van die uiterste afstand van die son, weerkaats Planet Nine min sonlig, wat moontlik die teleskoopwaarneming kan vermy. [35] Na verwagting sal dit 'n skynbaar sterker as 22 hê, wat dit minstens 600 keer flouer maak as Pluto. [3] [N] As Planet Nine bestaan ​​en naby die perihelium is, kan sterrekundiges dit op grond van bestaande beelde identifiseer. By aphelion sou die grootste teleskope benodig word, maar as die planeet tans tussenin is, kan baie sterrewagte Planeet Nege raaksien. [136] Statisties is dit waarskynlik dat die planeet op 'n afstand groter as 600 AE naby sy aphelie sal wees. [137] Dit is omdat voorwerpe stadiger beweeg as hulle naby hul aphelie is, in ooreenstemming met Kepler se tweede wet. 'N Studie uit 2019 het beraam dat Planet Nine, indien dit bestaan, kleiner en nader kan wees as wat oorspronklik gedink is. Dit sou die hipotetiese planeet helderder en makliker opspoor, met 'n skynbare grootte van 21–22. [1] [138] Volgens professor van die Universiteit van Michigan, Fred Adams, sal Planet Nine óf waarneembaar wees óf genoeg data sal versamel word om die bestaan ​​daarvan uit te skakel. [139] [140]

Soektogte na bestaande data

Die deursoeking van databasisse van sterrevoorwerpe deur Batygin en Brown het reeds 'n groot deel van die lug langs die voorspelde baan van Planet Nine uitgesluit. Die oorblywende streke sluit in die rigting van sy aphelion, waar dit te flou sou wees om deur hierdie opnames opgemerk te word, en naby die vlak van die Melkweg, waar dit moeilik sou onderskei van die talle sterre. [32] Hierdie soektog het die argiefdata van die Catalina Sky Survey tot grootte c ingesluit. 19, Pan-STARRS tot sterkte 21,5, en infrarooi data vanaf die Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) satelliet. [3] [32] Hulle het onlangs ook die eerstejaar-data-vrystelling van die Zwicky Transient Facility deursoek sonder om Planet Nine te identifiseer. [141]

Ander navorsers het ondersoeke gedoen na bestaande data. David Gerdes, wat gehelp het met die ontwikkeling van die kamera wat in die Dark Energy Survey gebruik is, beweer dat sagteware wat ontwerp is om verre sonnestelselvoorwerpe soos 2014 UZ 224 te identifiseer, Planet Nine kan vind as dit as deel van die opname, wat 'n kwart van die suidelike lug. [142] [143] Michael Medford en Danny Goldstein, gegradueerde studente aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, ondersoek ook argiefdata met behulp van 'n tegniek wat beelde wat op verskillende tye geneem is, kombineer. Met behulp van 'n superrekenaar sal hulle die beelde verreken om die berekende beweging van Planet Nine te verreken, sodat baie flou beelde van 'n vaag bewegende voorwerp gekombineer kan word om 'n helderder beeld te lewer. [81] 'n Soektog wat verskeie beelde wat deur WISE en NEOWISE-data versamel is, kombineer, is ook uitgevoer sonder om Planet Nine op te spoor. Hierdie soektog het streke van die hemel weg van die galaktiese vlak op die "W1" -golflengte (die 3,4 μm golflengte wat deur WISE gebruik word) bedek en dit is geskat dat dit 'n massa-voorwerp van 10 Aarde tot 800-900 AU kan opspoor. [8] [144]

Deurlopende soektogte Wysig

Omdat daar voorspel word dat die planeet in die Noordelike Halfrond sigbaar sal wees, sal die primêre soektog na verwagting met die Subaru-teleskoop uitgevoer word, wat beide 'n opening het wat groot genoeg is om flou voorwerpe te sien en 'n wye gesigsveld om die soektog te verkort. [21] Twee spanne sterrekundiges - Batygin en Brown, sowel as Trujillo en Sheppard - onderneem hierdie soektog saam, en albei spanne verwag dat die soektog tot vyf jaar sal duur. [11] [145] Brown en Batygin het die soektog na Planet Nine aanvanklik tot ongeveer 2000 vierkante grade lug naby Orion verminder, 'n deel van die ruimte wat volgens Batygin in ongeveer 20 nagte deur die Subaru-teleskoop bedek kan word. [146] Daaropvolgende verfynings deur Batygin en Brown het die soekruimte tot 600–800 vierkante lugruim verminder. [147] In Desember 2018 het hulle vier halfnagte en drie volle nagte met die Subaru-teleskoop gekyk. [148] Vanweë die ontwykende werking van die hipotetiese planeet, is voorgestel dat verskillende opsporingsmetodes gebruik word wanneer daar na 'n super-Aarde-massaplaneet gesoek word, wat wissel van die gebruik van verskillende teleskope tot die gebruik van veelvuldige ruimtetuie. Aan die einde van April en vroeg in Mei 2020 het Scott Lawrence en Zeeve Rogoszinski laasgenoemde metode voorgestel om dit te vind, aangesien veelvuldige ruimtetuie voordele sal hê as wat teleskope op die land nie het nie. [149]

Bestraling wysig

Alhoewel 'n verre planeet soos Planet Nine weinig lig sou weerkaats, sal dit weens die groot massa steeds die hitte van sy vorming uitstraal terwyl dit afkoel. By 'n geskatte temperatuur van 47 K (-226,2 ° C) sal die uitstoot daarvan op infrarooi golflengtes wees. [150] Hierdie stralinghandtekening kan opgespoor word deur submillimeter-teleskope op die aarde, soos ALMA, [151] en 'n soektog kan gedoen word deur kosmiese mikrogolf-agtergrondeksperimente wat op mm-golflengtes werk. [152] [153] [154] [O] 'n Soektog na 'n deel van die hemelruim met behulp van geargiveerde data van die Atacama Cosmology Telescope, het Planet Nine nie opgespoor nie. [156] Jim Green van die NASA se Direktoraat Wetenskapsmissie is optimisties dat dit waargeneem kan word deur die James Webb-ruimteteleskoop, die opvolger van die Hubble-ruimteteleskoop, wat na verwagting in 2021 gelanseer sal word. [87]

Burgerwetenskap Edit

Die Zooniverse Backyard Worlds-projek, wat oorspronklik in Februarie 2017 begin het, het argiefgegewens van die WISE-ruimtetuig gebruik om na Planet Nine te soek. Die projek sal ook soek na substellêre voorwerpe soos bruin dwerge in die omgewing van die sonnestelsel. [157] [158] 32 000 animasies van vier beelde elk, wat 3 persent van die WISE-ruimtetuig se data uitmaak, is op die Backyard Worlds-webwerf gelaai. Deur wetenskaplike voorwerpe in animasies te soek, kan burgerwetenskaplikes Planet Nine vind. [159]

In April 2017, [160] met behulp van data van die SkyMapper-teleskoop by Siding Spring Observatory, het burgerwetenskaplikes op die Zooniverse-platform vier kandidate vir Planet Nine gerapporteer. Hierdie kandidate sal deur sterrekundiges opgevolg word om hul lewensvatbaarheid te bepaal. [161] Die projek, wat op 28 Maart 2017 begin het, het hul doelwitte binne minder as drie dae voltooi met ongeveer vyf miljoen klassifikasies deur meer as 60 000 individue. [161]

Die Zooniverse Catalina Outer Solar System Survey-projek, wat in Augustus 2020 begin is, gebruik gearchiveerde data van die Catalina Sky Survey om na TNO's te soek. Afhangend van die grootte en die afstand en omvang, kan burgerwetenskaplikes dalk Planet Nine vind. [162] [163]

Cassini metings van Saturnus se baan Edit

Presiese waarnemings van Saturnus se baan met behulp van data van Cassini stel voor dat Planet Nine nie in sekere dele van sy voorgestelde baan kon wees nie, omdat die erns daarvan 'n merkbare uitwerking op Saturnus se posisie sou hê. Hierdie gegewens bewys en weerlê nie dat Planet Nine bestaan ​​nie. [164]

'N Aanvanklike analise deur Fienga, Laskar, Manche en Gastineau met behulp van Cassini-data om Saturnus se wentelreste te soek, klein verskille met die voorspelde baan as gevolg van die son en die bekende planete, was nie in ooreenstemming met die feit dat Planet Nine met 'n ware afwyking geleë was nie. ligging langs sy baan relatief tot perihelion, van -130 ° tot -110 ° of -65 ° tot 85 °. Die analise, wat Batygin en Brown se wentelparameters vir Planet Nine gebruik, dui daarop dat die gebrek aan steurings aan Saturnus se baan die beste verklaar kan word as Planet Nine op 'n ware anomalie van 117,8 ° + 11 ° geleë is.
−10 °. Op hierdie plek sou Planet Nine ongeveer 630 AE van die son af wees, [164] met 'n regte hemelvaart naby 2 uur en 'n deklinasie naby -20 °, in Cetus. [165] Daarenteen, as die vermeende planeet naby die aphelie is, sal dit naby die regte hemelvaart 3,0 uur tot 5,5 uur en deklinasie -1 ° tot 6 ° geleë wees. [166]

'N Latere ontleding van Cassini data deur die astrofisici Matthew Holman en Matthew Payne het die beperkings op moontlike liggings van Planet Nine verskerp. Holman en Payne het 'n doeltreffender model ontwikkel wat hulle in staat gestel het om 'n wyer reeks parameters te ondersoek as die vorige ontleding. Die parameters wat met behulp van hierdie tegniek vir die ontleding van die Cassini-data geïdentifiseer is, is dan gekruis met Batygin en Brown se dinamiese beperkinge op die baan van Planet Nine. Holman en Payne kom tot die gevolgtrekking dat Planet Nine heel waarskynlik binne 20 ° van RA = 40 °, Dec = -15 °, in 'n lugruim naby die sterrebeeld Cetus sal wees. [143] [167]

William Folkner, 'n planetêre wetenskaplike aan die Jet Propulsion Laboratory (JPL), het verklaar dat die Cassini ruimtetuie het nie onverklaarbare afwykings in sy baan rondom Saturnus ervaar nie. 'N Onontdekte planeet sal die baan van Saturnus beïnvloed, nie Cassini. Dit kan 'n handtekening lewer in die metings van Cassini, maar JPL het geen onverklaarbare handtekeninge in gesien nie Cassini data. [168]

Analise van Pluto se wentelbaan Edit

'N Analise in 2016 van Pluto se baan deur Holman en Payne het bevind dat steurings veel groter is as wat die voorgestelde baan van Batygin en Brown vir Planet Nine voorspel het. Holman en Payne het drie moontlike verklarings voorgestel: stelselmatige foute in die metings van Pluto se wentelbaan oor 'n ongemodelleerde massa in die sonnestelsel, soos 'n klein planeet in die omgewing van 60-100 AE (wat moontlik die Kuiper-krans verklaar) of 'n planeet wat massiewer is of nader aan die son in plaas van die planeet wat deur Batygin en Brown voorspel word. [88] [169]

Bane van byna paraboliese komete Edit

'N Analise van die bane van komete met byna paraboliese bane identifiseer vyf nuwe komete met hiperboliese bane wat die nominale baan van Planet Nine nader, soos beskryf in die eerste artikel van Batygin en Brown. As hierdie wentelbane hiperbolies is as gevolg van noue ontmoetings met Planet Nine, word daar volgens die analise beraam dat Planet Nine tans naby die aphelie is, met 'n regterhoogtrek van 83-90 ° en 'n afname van 8-10 °. [170] Scott Sheppard, wat skepties is oor hierdie analise, merk op dat baie verskillende kragte die wentelbane van komete beïnvloed. [88]

Besettings deur Jupiter Trojans Edit

Malena Rice en Gregory Laughlin het voorgestel dat 'n netwerk teleskope gebou word om okkultasies deur Jupiter Trojans op te spoor. Die tydsberekening van hierdie okkulasies sou akkurate astrometrie van hierdie voorwerpe bied, wat dit moontlik maak om hul wentelbane te monitor vir variasies as gevolg van die gety van Planet Nine. [171]

'N Analise deur Sarah Millholland en Gregory Laughlin het 'n patroon van versoenbaarheid (verhoudings tussen wenteltydperke van pare voorwerpe geïdentifiseer wat ooreenstem met beide in resonansie met 'n ander voorwerp) van die ETNO's. Hulle identifiseer vyf voorwerpe wat naby resonansies met Planet Nine sou wees as dit 'n semi-hoofas van 654 AU het: Sedna (3: 2), 2004 VN 112 (3: 1), 2012 VP113 (4: 1), 2000 CR 105 (5: 1) en 2001 FP 185 (5: 1). Hulle identifiseer hierdie planeet as Planet Nine, maar stel 'n ander baan met 'n eksentrisiteit voor e ≈ 0,5, hellings i ≈ 30 °, argument van perihelium ω ≈ 150 °, en lengte van stygende knooppunt Ω ≈ 50 ° (die laaste verskil van Brown en Batygin se waarde van 90 °). [16] [P]

Carlos en Raúl de la Fuente Marcos neem ook kennis van herstellingsfaktore onder die bekende ETNO's soortgelyk aan dié van die Kuiper-gordel, waar toevallige versoenbaarhede voorkom as gevolg van voorwerpe in resonansies met Neptunus. Hulle vind dat sommige van hierdie voorwerpe in 5: 3 en 3: 1 resonansies sou wees met 'n planeet met 'n semi-hoofas van ~ 700 AE. [173]

Daar is ook voorgestel dat drie voorwerpe met kleiner semi-hoofasse naby 172 AU (2013 UH 15, 2016 QV 89 en 2016 QU 89) in resonansie met Planet Nine is. Hierdie voorwerpe sal in resonansie wees en anti-belyn met Planet Nine as dit 'n semi-hoofas van 315 AE het, onder die gebied wat deur Batygin en Brown voorgestel word. Alternatiewelik kan hulle in resonansie met Planet Nine wees, maar hulle het orbitale oriëntasies wat sirkuleer in plaas daarvan om deur Planet Nine beperk te word as dit 'n semi-hoofas van 505 AU het. [175]

'N Latere analise deur Elizabeth Bailey, Michael Brown en Konstantin Batygin het bevind dat as Planet Nine in 'n eksentrieke en geneigde baan is, kan die opname van baie ETNO's in hoër-orde resonansies en hul chaotiese oordrag tussen resonansies die identifisering van Planet Nine se semi voorkom. hoofas met behulp van huidige waarnemings. Hulle het ook vasgestel dat die kans dat die eerste ses voorwerpe waargeneem word in die N / 1- of N / 2-periodeverhoudings met Planet Nine minder as 5% is as dit 'n eksentrieke baan het. [176]

Aan die einde van 2020 is vasgestel dat HD 106906 b, 'n kandidaat-eksoplanet, 'n eksentrieke baan het wat dit buite die puinskyf van sy binêre gasheersterre geneem het. Dit lyk asof die baan daarvan soortgelyk is aan die voorspellings wat gemaak word vir die semi-hoofas van Planet Nine, en dit kan dien as 'n gevolmagtigde vir Planet Nine wat help om te verduidelik hoe sulke planeetbane ontwikkel. [174]

Planet Nine het nie 'n amptelike naam nie en sal nie een ontvang nie, tensy dit bevestig word deur middel van beeldvorming. Slegs twee planete, Uranus en Neptunus, is gedurende die aangetekende geskiedenis in die Sonnestelsel ontdek. [177] Baie kleinplanete, waaronder dwergplanete soos Pluto, asteroïdes en komete, is egter ontdek en benoem. Gevolglik is daar 'n gevestigde proses vir die benoeming van nuut ontdekte sonnestelselvoorwerpe. As Planet Nine waargeneem word, sal die International Astronomical Union 'n naam sertifiseer, met voorkeur meestal aan 'n naam wat deur sy ontdekkers voorgestel word. [178] Dit is waarskynlik 'n naam wat gekies is uit die Romeinse of Griekse mitologie. [179]

In hul oorspronklike artikel het Batygin en Brown bloot na die voorwerp as "perturber" verwys, [2] en eers in latere persverklarings het hulle "Planet Nine" gebruik. [180] Hulle het ook die name "Josafat" en "George" ('n verwysing na William Herschel se voorgestelde naam vir Uranus) vir Planet Nine gebruik. Brown het gesê: "Ons noem dit eintlik Phattie [Q] as ons net met mekaar praat." [5] In 'n 2019-onderhoud met Derek Muller vir die YouTube-kanaal Veritasium, Het Batygin ook informeel voorgestel, gebaseer op 'n petisie op Change.org, om die planeet na die sanger David Bowie te noem, en om potensiële mane van die planeet na karakters uit Bowie se liedkatalogus te noem, soos Ziggy Stardust of Starman. [181]

Daar is grappies gemaak wat 'Planet Nine' verbind met Ed Wood se 1959 wetenskapfiksie-gruwelfilm Plan 9 vanuit die buitenste ruimte. [159] In verband met die hipotese van Planet Nine, het die filmtitel onlangs sy weg gevind in akademiese diskoers. In 2016 het 'n artikel getiteld Planeet Nege uit die buitenste ruimte oor die veronderstelde planeet in die buitenste gebied van die Sonnestelsel is gepubliseer in Scientific American. [182] Sedertdien het verskeie konferensiegesprekke dieselfde woordspel gebruik, [183] ​​[184], net soos 'n lesing deur Mike Brown in 2019 gehou het. [185]

Persefone, die vrou van die godheid Pluto, was 'n gewilde naam wat algemeen in wetenskapfiksie gebruik word vir 'n planeet anderkant Neptunus (sien Fiktiewe planete van die sonnestelsel). Dit is egter onwaarskynlik dat Planet Nine of enige ander vermoede planeet anderkant Neptunus die naam Persephone sal kry sodra die bestaan ​​daarvan bevestig is, want dit is reeds die naam vir die asteroïde 399 Persephone. [186]

In 2018 het die planeetwetenskaplike Alan Stern beswaar gemaak teen die naam Planeet Negeen gesê: "Dit is 'n poging om die nalatenskap van Clyde Tombaugh uit te wis en dit is eerlikwaar beledigend", wat die naam Planet X voorstel totdat dit ontdek is.[187] Hy het 'n verklaring met 34 ander wetenskaplikes onderteken en gesê: 'Ons glo verder dat die gebruik van hierdie term [Planet Nine] gestaak moet word ten gunste van kultureel en taksonomiese neutrale terme vir sulke planete, soos Planet X, Planet Next, of Giant Planet Five. ' [188] Volgens Brown is '' Planet X 'nie 'n generiese verwysing na een of ander onbekende planeet nie, maar 'n spesifieke voorspelling van Lowell's wat gelei het tot die (toevallige) ontdekking van Pluto. Ons voorspelling hou nie verband met hierdie voorspelling nie.' [187]


Oorsprong

'N Aantal moontlike oorspronge vir Planet Nine is ondersoek, waaronder die uitwerping daarvan uit die omgewing van die huidige reuse-planete, vang van 'n ander ster en vorming in situ.

In hul aanvanklike artikel het Batygin en Brown voorgestel dat Planet Nine nader aan die son gevorm het en na 'n noue ontmoeting met Jupiter of Saturnus tydens 'n newetydperk in 'n ver eksentrieke baan uitgestoot word. [1] Gravitasie-interaksies met nabygeleë sterre in die son se geboortegroep, of dinamiese wrywing van die gasagtige oorblyfsels van die sonnevel, [77] verminder dan die eksentrisiteit van sy wentelbaan en verhoog die perihelium, laat dit op 'n baie wye, maar stabiele baan. . [47] [78] As dit nie in die verste uithoeke van die Sonnestelsel geslinger is nie, sou Planet Nine meer massa van die voor-planetêre skyf kon opbou en tot die kern van 'n gasreus ontwikkel. [8] In plaas daarvan is die groei daarvan vroeg gestaak, en dit het 'n laer massa van vyf keer die Aarde se massa gelaat, soortgelyk aan die van Uranus en Neptunus. [79] Voordat Planet Nine in 'n ver, stabiele baan gevang is, moes die uitwerping daarvan vroeg plaasgevind het, tussen drie miljoen en tien miljoen jaar na die vorming van die Sonnestelsel. [15] Hierdie tydsberekening dui daarop dat Planet Nine nie die planeet is wat in 'n vyf-planeet-weergawe van die Nice-model uitgegooi word nie, tensy dit te vroeg plaasgevind het om die oorsaak van die Laat Swaar Bombardement te wees, [80] wat dan 'n ander verduideliking sou vereis. [81] Hierdie uitwerpings was egter waarskynlik twee gebeure wat mettertyd goed van mekaar geskei is. [82]

Dinamiese wrywing van 'n massiewe gordel planeetdiere kan ook die opname van Planet Nine in 'n stabiele baan moontlik maak. Onlangse modelle stel voor dat 'n 60-130 Aardemassa-skyf met planetesimale kon gevorm word deur onstabiliteit met strome na die foto-verdamping van die buitenste dele van die voor-planetêre skyf. [83] As die skyf 'n verre binnekant, 100-200 AE, gehad het, sou 'n planeet wat Neptunus teëkom, 20% kans hê om gevang te word in 'n wentelbaan soortgelyk aan die voorgestelde vir Planet Nine. Die waargenome groepering is meer waarskynlik as die binneste rand op 200 AE is. In teenstelling met die gasnewel, sal die planetêre skyf waarskynlik lank duur, wat moontlik later vang. [84]

Planet Nine kon van buite die sonnestelsel gevang gewees het tydens 'n noue ontmoeting tussen die son en 'n ander ster in sy geboortegroep. Drieliggaam-interaksies tydens hierdie ontmoetings kan die pad van planete op verre wentelbane om 'n ander ster of vryswewende planete versteur, en een in 'n stabiele wentelbaan om die Son laat, via 'n proses soortgelyk aan die vang van onreëlmatige satelliete rondom die reuse-planete. As die planeet sy oorsprong het in 'n stelsel met 'n aantal Neptunus-planete en sonder Jupiter-planete, kan dit in 'n meer langdurige eksentrieke baan versprei word, wat die kans op inname verhoog. [11] Alhoewel die kans dat die son 'n ander planeet van 'n ander ster kan inneem, groter kan wees, is 'n wyer verskeidenheid wentelbane moontlik, wat die waarskynlikheid verminder dat 'n planeet op 'n baan soos die voorgestelde vir Planet Nine tot 1–2 persent gevang word. [10] In simulasies waar die planete wat om die son wentel en die ander ster in dieselfde vlak is, word 'n groot aantal ander voorwerpe ook gevang in wentelbane wat in lyn is met die planeet, wat dit moontlik maak om hierdie opnamescenario van ander te onderskei. [55] Die waarskynlikheid van die inname van 'n vry-swaai planeet is baie kleiner, met slegs 5-10 van 10.000 gesimuleerde vry-drywende planete wat gevange geneem word op wentelbane soortgelyk aan die voorgestelde vir Planet Nine. [85]

'N Ontmoeting met 'n ander ster kan ook die baan van 'n verre planeet verander en dit van 'n sirkelvormige na 'n eksentrieke baan skuif. Die situasie-vorming van 'n planeet op hierdie afstand vereis 'n baie massiewe en uitgebreide skyf, [1] of die uitwaartse drywing van vaste stowwe in 'n dissiperende skyf wat 'n smal ring vorm waaruit die planeet meer as 'n miljard jaar gewerk het. [9] As 'n planeet op so 'n groot afstand gevorm het terwyl die son in sy geboortegroep was, is die waarskynlikheid dat dit in 'n baie eksentrieke baan aan die son gebonde sal bly, ongeveer 10%. [10] In 'n vorige artikel is gerapporteer dat 'n massiewe skyf wat verder as 80 AU strek, Kozai-ossillasies van voorwerpe sal dryf wat deur Jupiter en Saturnus na buite versprei word, en sommige van hulle in 'n hoë helling (inc & gt 50 °) sal laat, lae eksentrisiteitsbane wat nie waargeneem is nie . [86]

Ethan Siegel, wat diep skepties is oor die bestaan ​​van 'n onontdekte nuwe planeet in die sonnestelsel, spekuleer nietemin dat ten minste een super-aarde, wat algemeen in ander planetêre stelsels ontdek is, maar nie in die sonnestelsel ontdek is nie is uit die sonnestelsel gestoot tydens 'n dinamiese onstabiliteit in die vroeë sonnestelsel. [66] [87] Hal Levison is van mening dat die kans dat 'n voorwerp wat uitgegooi word in die binneste Oort-wolk beland, slegs ongeveer 2% is, en bespiegel dat baie voorwerpe verby die Oort-wolk gegooi moes gewees het as 'n mens 'n stabiele baan binnegekom het. [88]

Sterrekundiges verwag dat die ontdekking van Planet Nine sou help om die prosesse agter die vorming van die sonnestelsel en ander planetêre stelsels te verstaan, en hoe ongewoon die sonnestelsel is, met 'n gebrek aan planete met massas tussen dié van die aarde en die van Neptunus, in vergelyking met ander planetêre stelsels. [89]


Die bewyse vir & # 8216Planet Nine & # 8217 in ons sonnestelsel

Vanoggend is aangekondig dat Caltech-navorsers bewyse gevind het van 'n reuse-planeet wat 'n bisarre, hoogs verlengde baan in die buitenste sonnestelsel opspoor. Die voorwerp, wat die navorsers die bynaam Planet Nine het (of soos ek dit graag wil noem: & # 8216Planet Nine From Outer Space & # 8217 ter ere van Ed Wood), het 'n massa van ongeveer 10 keer die aarde en wentel ongeveer 20 gemiddeld tye verder van die son af as Neptunus (wat op 'n gemiddelde afstand van 2,8 miljard myl om die son wentel). Dit sou hierdie nuwe planeet ongeveer 15 000 jaar neem om net een volle wentelbaan om die son te maak.

Die navorsers, Konstantin Batygin en Mike Brown, het die bestaan ​​van die planeet ontdek deur middel van indirekte waarnemings met behulp van wiskundige modellering en rekenaarsimulasies.

& # 8220Dit sou 'n ware negende planeet wees, & # 8221 sê Brown, die Richard en Barbara Rosenberg-professor in planetêre sterrekunde. & # 8220 Daar is nog net twee ware planete ontdek sedert antieke tye, en dit sou 'n derde wees. Dit is 'n redelike groot deel van ons sonnestelsel wat nog te vinde is, wat nogal opwindend is. & # 8221

Brown het opgemerk dat die negende planeet 'n massa van 5 000 keer groter is as die van Pluto, wat enige twyfel uit die weg ruim dat dit in staat sou wees om aan die drie reëls van planetêre klassifikasie te voldoen. Anders as die klas kleiner voorwerpe wat tans bekend staan ​​as dwergplanete, oorheers Planet Nine swaartekrag in sy omgewing van die sonnestelsel. In teenstelling met dwergplanete wat dikwels nie in staat is om hul omgewing skoon te maak nie (Pluto, Ceres, Makemake, ens.), Oorheers dit in werklikheid 'n gebied wat groter is as enige van die ander bekende planete, 'n feit wat volgens Brown die grootste planeet is. -y van die planete in die hele sonnestelsel. & # 8221

Batygin en Brown beskryf hul werk in die huidige uitgawe van die Sterrekundige Tydskrif en wys hoe Planet Nine help om 'n aantal geheimsinnige kenmerke van die veld van ysige voorwerpe en puin buite Neptunus, bekend as die Kuiper-gordel, te verklaar.

& # 8220 Alhoewel ons aanvanklik baie skepties was dat hierdie planeet kon bestaan, namate ons voortgegaan het met die ondersoek na sy baan en wat dit vir die buitenste sonnestelsel sou beteken, word ons toenemend oortuig daarvan dat dit daar is, & # 8221 sê Batygin, 'n assistent professor in planetêre wetenskap. & # 8220Vir die eerste keer in meer as 150 jaar is daar goeie bewyse dat die sonnestelsel se planetêre sensus onvolledig is. & # 8221

Die weg na die teoretiese ontdekking was nie reguit nie. In 2014 het 'n voormalige postdoc van Brown & # 8217s, Chad Trujillo, en sy kollega Scott Sheppard 'n referaat gepubliseer en daarop gewys dat 13 van die verste voorwerpe in die Kuiper-gordel soortgelyk is met betrekking tot 'n obskure baanfunksie. Om hierdie ooreenkoms te verklaar, het hulle die moontlike teenwoordigheid van 'n klein planeet voorgestel. Brown het gedink dat die planeetoplossing onwaarskynlik was, maar sy belangstelling is geprikkel.

Hy het die probleem na Batygin geneem, en die twee het begin met 'n jaar-en-'n-half-lange samewerking om die verre voorwerpe te ondersoek. As onderskeidelik waarnemer en teoretikus het die navorsers die werk vanuit verskillende perspektiewe benader. Daardie verskille het die navorsers in staat gestel om mekaar se idees uit te daag en nuwe moontlikhede te oorweeg. & # 8220 Ek sou sommige van hierdie waarnemingsaspekte inbring, hy sou terugkom met argumente uit die teorie, en ons sou mekaar druk. Ek dink nie die ontdekking sou sonder dit heen en weer gebeur het nie, & # 8221 sê Brown. & # 8221 Dit was miskien die lekkerste jaar om aan 'n probleem in die sonnestelsel te werk wat ek nog ooit gehad het. & # 8221

Redelik vinnig besef Batygin en Brown dat die ses voorwerpe uit die oorspronklike versameling Trujillo en Shepherd almal elliptiese wentelbane volg wat in die fisiese ruimte in dieselfde rigting wys. Dit is veral verbasend omdat die buitenste punte van hul wentelbane in die sonnestelsel rondbeweeg en hulle teen verskillende snelhede beweeg.

& # 8220Dit is amper soos om ses hande op 'n horlosie te hê wat almal teen verskillende pryse beweeg, en as u toevallig opkyk, is hulle almal presies op dieselfde plek, & # 8221 sê Brown. Die kans dat dit gebeur, is iets soos 1 uit elke 100, sê hy. Maar boonop word die wentelbane van die ses voorwerpe ook almal op dieselfde manier gekantel - dit wys ongeveer 30 grade afwaarts in dieselfde rigting in verhouding tot die vlak van die agt bekende planete. Die waarskynlikheid dat dit sal gebeur, is ongeveer 0,007 persent. & # 8220Basically it should not & # 8217tly randomly happen, & # 8221 Brown says. & # 8220So het ons gedink iets anders moet hierdie bane vorm. & # 8221

Brown en Batygin het ses van hierdie wêrelde van naderby bekyk en vasgestel dat hul wentelbane saamgevoeg is op 'n manier wat nie bloot per toeval kon plaasvind nie. ('Daardie waarskynlikheid neem toe op 'n yslike 0,007 persent', sê Batygin.) Toe simuleer hulle die buitenste sonnestelsel en probeer uitvind hoe om die waargenome patrone te genereer.

Binnekort kon Batygin en Brown swaartekrag-effekte wat die Kuiper-gordel self betref, uitsluit. Dit is te wyte aan die feit dat dit ongeveer 100 keer die massa sou benodig as hulle op soek was na 'n enkele kosmiese beeldhouer.

Hulle eerste instink was om simulasies met 'n planeet in 'n verre baan te draai wat die wentelbane van die ses Kuiper-gordel-voorwerpe omring het, en soos 'n reuse-lasso optree om hulle in hul belyning te laat draai. Batygin sê dit werk amper, maar verskaf nie die waargenome eksentrisiteite presies nie. & # 8220Sluit, maar geen sigaar nie, & # 8221 sê hy.

& # 8220Jou natuurlike reaksie is & # 8216Hierdie orbitale meetkunde kan nie reg wees nie. Dit kan op lang termyn nie stabiel wees nie, want dit sal immers veroorsaak dat die planeet en hierdie voorwerpe mekaar ontmoet en uiteindelik bots, '& # 8221 sê Batygin. Maar deur middel van 'n meganisme wat bekend staan ​​as middelbewegingsresonansie, verhinder die anti-belynde baan van die negende planeet eintlik dat die voorwerpe van die Kuiper-gordel daarmee bots en dit in lyn hou. Namate wentelende voorwerpe mekaar nader, wissel hulle energie uit. Byvoorbeeld, vir elke vier wentelbane wat Planet Nine maak, kan 'n verre voorwerp van die Kuiper-gordel nege wentelbane voltooi. Hulle bots nooit. In plaas daarvan, soos 'n ouer die boog van 'n kind met 'n periodieke druk op 'n swaai hou, skuif Planet Nine die bane van verre voorwerpe van die Kuiper-gordel sodanig dat hul konfigurasie in verhouding tot die planeet behoue ​​bly.

& # 8220Tog, ek was baie skepties, & # 8221 sê Batygin. & # 8220Ek het nog nooit so iets in hemelse meganika gesien nie. & # 8221

Maar toe die navorsers addisionele kenmerke en gevolge van die model ondersoek, het hulle oortuig geraak. & # 8220 'n Goeie teorie moet nie net dinge verduidelik wat u uiteengesit het nie. Dit moet hopelik dinge verklaar wat u nie probeer uiteensit en voorspel het wat toetsbaar is nie, & # 8221 sê Batygin.

En inderdaad help die bestaan ​​van Planet Nine meer as net die belyning van die verre voorwerpe van die Kuipergordel. Dit gee ook 'n verduideliking vir die geheimsinnige wentelbane wat twee van hulle volg. Die eerste van die voorwerpe, die naam Sedna, is in 2003 deur Brown ontdek. Anders as standaard-voorwerpe van die Kuiper-gordel, wat swaartekragtig word en deur Neptunus uitgeskop word en dan weer terugkom, kom Sedna nooit baie naby Neptunus nie. 'N Tweede voorwerp soos Sedna, bekend as 2012 VP113, is in 2014 deur Trujillo en Shepherd aangekondig. Batygin en Brown het bevind dat die teenwoordigheid van Planet Nine in sy voorgestelde baan natuurlik Sedna-agtige voorwerpe voortbring deur 'n standaard voorwerp van die Kuiper-gordel te neem en stadig te trek. dit weg in 'n baan wat minder verbind is met Neptunus.

'N Voorspelde gevolg van Planet Nine is dat daar ook 'n tweede stel beperkte voorwerpe moet bestaan. Hierdie voorwerpe word in regte hoeke ten opsigte van Planeet Nege gedwing en in wentelbane loodreg op die vlak van die sonnestelsel. Vyf bekende voorwerpe (blou) pas presies by hierdie voorspelling. Krediet: Caltech / R.Hurt (IPAC) [Diagram is geskep met behulp van WorldWide Telescope]

Maar die regte skopper vir die navorsers was die feit dat hul simulasies ook voorspel het dat daar voorwerpe in die Kuiper-gordel sou wees op wentelbane loodreg op die planetvlak. Batygin het steeds bewyse hiervoor in sy simulasies gevind en dit na Brown geneem. & # 8220Skielik het ek besef dat daar sulke voorwerpe is, & # 8221 onthou Brown. Die afgelope drie jaar het waarnemers vier voorwerpe geïdentifiseer wat wentelbane ongeveer een loodregte lyn van Neptunus af en een voorwerp langs die ander. & # 8220Ons het die posisies van die voorwerpe en hul wentelbane opgestel, en dit pas presies by die simulasies, & # 8221 sê Brown. & # 8220Toe ons dit agterkom, het my kakebeen die vloer getref. & # 8221

& # 8220Toe die simulasie van die verre voorwerpe van die Kuiper-gordel in lyn gebring het en voorwerpe soos Sedna geskep het, het ons gedink dit is nogal wonderlik — jy dood twee voëls in een klip, & # 8221 sê Batygin. & # 8220Met die bestaan ​​van die planeet wat ook hierdie loodregte wentelbane verklaar, maak u nie net twee voëls dood nie, u neem ook 'n voël af wat u nie besef het dat hy in 'n nabygeleë boom sit nie. & # 8221

Waar kom Planet Nine vandaan en hoe beland dit in die buitenste sonnestelsel?

Wetenskaplikes glo al lank dat die vroeë sonnestelsel begin het met vier planetêre kerne wat al die gas om hulle gegryp het, en die vier gasplanete gevorm het — Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Met verloop van tyd het botsings en uitwerpings hulle gevorm en na hul huidige ligging verskuif. & # 8220Maar daar is geen rede dat daar nie vyf kerne kon wees nie, eerder as vier, & # 8221 sê Brown. Die planeet nege kan daardie vyfde kern voorstel, en as dit te naby aan Jupiter of Saturnus kom, sou dit in sy verre, eksentrieke baan gewerp kon word.

Batygin en Brown bly hul simulasies verfyn en leer meer oor die planeet se baan en die invloed daarvan op die verre sonnestelsel. Intussen het Brown en ander kollegas na die hemelruim na Planet Nine begin soek. Slegs die planeet se rowwe baan is bekend, nie die presiese ligging van die planeet op daardie elliptiese baan nie. As die planeet toevallig naby sy perihelium is, sê Brown, moet sterrekundiges dit kan raaksien in beelde wat deur vorige opnames opgeneem is. As dit in die mees afgeleë deel van sy baan is, is die grootste teleskope ter wêreld - soos die tweeling-10-meter-teleskope by die WM Keck-sterrewag en die Subaru-teleskoop, almal op Mauna Kea in Hawaii - nodig om dit te sien . As Planet Nine egter nou tussenin geleë is, kan baie teleskope dit vind.

& # 8220Ek wil dit graag vind, & # 8221 sê Brown. & # 8220Maar ek sou ook heeltemal gelukkig wees as iemand anders dit gevind het. Daarom publiseer ons hierdie vraestel. Ons hoop dat ander mense geïnspireer gaan word en begin soek. & # 8221

Wat die begrip van die sonnestelsel en die konteks van die res van die heelal betref, sê Batygin dat hierdie negende planeet wat vir ons so 'n vreemde bal lyk, op 'n paar maniere ons sonnestelsel meer soos die ander sal maak planetêre stelsels wat sterrekundiges rondom ander sterre vind. Byvoorbeeld, die meeste planete rondom ander sonagtige sterre het geen enkele baanafstand nie, sommige wentel baie naby aan hul gasheersterre, terwyl ander buitengewoon ver volg. En tweedens wissel die mees algemene planete rondom ander sterre tussen 1 en 10 aardmassas.

& # 8220Een van die mees opvallende ontdekkings oor ander planetêre stelsels was dat die mees algemene tipe planeet daar 'n massa het tussen die van die Aarde en die van Neptunus, & # 8221 sê Batygin. & # 8220Tot nou toe het ons gedink dat die sonnestelsel ontbreek in hierdie mees algemene tipe planeet. Miskien is ons tog meer normaal. & # 8221

Brown, bekend vir die belangrike rol wat hy gespeel het in die aftakeling van Pluto van 'n planeet na 'n dwergplaneet, voeg by: & # 8220Al die mense wat mal is dat Pluto nie meer 'n planeet is nie, kan verheug wees om te weet dat daar 'n regte planeet is daar buite nog te vinde, & # 8221 sê hy. & # 8220Nou kan ons hierdie planeet vind en die sonnestelsel weer nege planete laat hê. & # 8221


Skuur die lug

Dit beteken nie dat dit maklik is om te vind nie. Alle soektogte kon tot dusver nie die planeet raaksien nie. Die jag word nie gehelp deur die feit dat daar net 'n handjievol teleskope in die wêreld is wat dit kan sien nie.

Nie net het u 'n groot diafragma-teleskoop nodig om die ligte lig op te vang nie, u het ook een nodig wat toegerus is met 'n kamera met 'n wye gesigsveld. Brown gebruik die 8,2 meter Subaru-teleskoop op Hawaii om daarvoor te jag, terwyl Batygin besig is om die getalle te bekamp.

"Die soekgebied is 800 vierkante grade lug," sê Brown. Dit is ongeveer dieselfde as 3 200 volle mane. 'N Teleskoop met 'n smal uitsig sou net te lank neem om hierdie uitgestrekte uitgestrektheid te bedek.

Dit is ook nie 'n tweedimensionele vlek lug nie, maar driedimensioneel. Ons ken ook nie Planet Nine se presiese afstand van die son af nie. As dit naby is, sal dit helderder wees en as dit verder weg is, sal dit dowwer wees.

Wat die helderder einde betref, sê Brown dat hulle al bykans die lug bedek het waar dit dalk sonder sukses sou skuil. "Dit is vir my verbasend," sê hy. 'Dit sou die redelikste raaiskoot gewees het van hoe Planet Nine sou wees.'

Des te meer is die bevindinge onverwags as Batygin se nuutste rekenaarmodellering in ag geneem word. "Ons het die afgelope 18 maande duisende nuwe rekenaarsimulasies uitgevoer," sê hy, alles om meer te verstaan ​​oor waar Planet Nine kan wees.

Volgens Batygin is die resultaat van hierdie berekeninge dat "Planet Nine kleiner is in alle parameters met 'n faktor van twee in vergelyking met ons oorspronklike beramings". Daar word nou geglo dat die wenteltydperk eerder 10 000 jaar is as 20 000. Dit is vyf keer die massa van die Aarde, nie 10. Alhoewel dit kleiner is, sal die korter wentelbaan dit ongeveer twee en 'n half keer helderder maak as wat die oorspronklike skatting in 2016 geskat het.


Inhoud

Die volgende is 'n weergawe van die vyf-planeet Nice-model wat vroeë onstabiliteit tot gevolg het en 'n aantal aspekte van die huidige sonnestelsel weergee. Alhoewel die reuse-planeet-onstabiliteit in die verlede gekoppel is aan die laat swaar bombardement, dui 'n aantal onlangse studies aan dat die reuse-planeet-onstabiliteit vroeg plaasgevind het. [2] [3] [4] [5] Die sonnestelsel het moontlik met die reuse-planete in 'n ander resonansketting begin. [6]

Die sonnestelsel eindig sy newelfase met Jupiter, Saturnus en die drie ysreuse in 'n 3: 2, 3: 2, 2: 1, 3: 2 resonansie ketting met semi-groot asse wat wissel van 5,5 - 20 AU. 'N Digte skyf van planeetdiere wentel om hierdie planete en strek vanaf 24 AU tot 30 AU. [6] Die planetesimale in hierdie skyf word geroer as gevolg van gravitasie-interaksies tussen hulle, wat die eksentrisiteite en hellings van hul wentelbane verhoog. Die skyf versprei soos dit plaasvind en druk sy binneste rand na die wentelbane van die reuse-planete. [5] Botsings tussen planetesimale in die buitenste skyf veroorsaak ook puin wat tot stof gemaal word in 'n waterval van botsings. Die stof draai na die planete na binne as gevolg van Poynting-Robertson-sleep en bereik uiteindelik die baan van Neptunus. [6] Gravitasie-interaksies met die stof of met die binne-verspreide planetesimale laat die reuse-planete toe om ongeveer tien miljoen jaar na die ontbinding van die gasskyf uit die resonansketting te ontsnap. [6] [7]

Die planete ondergaan dan 'n planetesima-gedrewe migrasie namate hulle hoekmomentum teëkom en met 'n toenemende aantal planeetdiere uit te wissel. [6] Tydens hierdie ontmoetings vind 'n netto inwendige oordrag van planetesimale en uitwaartse migrasie van Neptunus plaas, aangesien die meeste van die verspreide na buite terugkeer om weer teëgekom word, terwyl sommige van diegene wat na binne versprei word, weer terugkom nadat hulle Uranus teëgekom het. 'N Soortgelyke proses vind plaas vir Uranus, die ekstra ysreus, en Saturnus, wat lei tot hulwaartse migrasie en 'n oordrag van planeetdiere van die buitenste gordel na Jupiter. Jupiter, daarenteen, werp die meeste planeetdiere uit die sonnestelsel uit en migreer gevolglik na binne. [8] Na tien miljoen jaar lei die uiteenlopende migrasie van die planete tot resonansiekruisings, wat die eksentrisiteite van die reuse-planete opwek en die planetêre stelsel destabiliseer wanneer Neptunus naby 28 AU is. [9]

Die ekstra ysreus word tydens hierdie onstabiliteit uitgestoot. Die ekstra ysreus betree 'n Saturnus-kruisbaan nadat sy eksentrisiteit toegeneem het en word deur Saturnus na binne versprei na 'n Jupiter-kruisende baan. Herhaalde gravitasie-ontmoetings met die ysreus veroorsaak spronge in Jupiter en Saturnus se semi-hoofas, wat 'n stapsgewyse skeiding van hul wentelbane veroorsaak, wat lei tot 'n vinnige toename in die verhouding van hul periodes totdat dit groter is as 2.3. [10] Die ysreus ontmoet ook Uranus en Neptunus en kruis dele van die asteroïedegordel, aangesien hierdie ontmoetings die eksentrisiteit en semi-hoofas van sy baan vergroot. [11] Na 10.000–100.000 jaar, [12] word die ysreus uit die sonnestelsel gestoot ná 'n ontmoeting met Jupiter, wat 'n skelm planeet word. [1] Die oorblywende planete migreer dan teen 'n dalende tempo en nader stadig hul finale wentelbane, aangesien die meeste van die oorblywende planeetskyf verwyder word. [13]

Die migrasies van die reuse-planete en ontmoetings tussen hulle het baie effekte in die buitenste sonnestelsel. Die gravitasie-ontmoetings tussen die reuse-planete maak die eksentrisiteite en hellings van hul wentelbane opgewonde. [14] Die planeetdiere wat deur Neptunus na binne versprei word, gaan in wentelbane oor die planeet waar hulle die planete of hul satelliete kan beïnvloed. [15] Die impak van hierdie planeetdiere laat kraters en impakbekkens op die mane van die buitenste planete, [16] en kan lei in die ontwrigting van hul innerlike mane. [17] Sommige van die planeetdiere word as Jupiter-trojane gevang wanneer Jupiter se semi-hoofas spring tydens ontmoetings met die uitgestote ysreus. Die een groep Jupiter-trojans kan relatief tot die ander uitgeput word as die ysreus daardeur gaan na die laaste ontmoeting met die Jupiter. Later, wanneer Jupiter en Saturnus naby resonansies met gemiddelde beweging is, kan ander Jupiter-trojans gevang word via die meganisme wat in die oorspronklike Nice-model beskryf word. [18] [19] Ander planeetdiere word as onreëlmatige satelliete van die reuse-planete gevang via drie-liggaam-interaksies tydens ontmoetings tussen die uitgestote ysreus en die ander planete. Die onreëlmatige satelliete begin met 'n wye verskeidenheid hellings, insluitend progressiewe, retrograde en loodregte wentelbane. [20] Die bevolking word later verminder omdat diegene in loodregte wentelbane verlore gaan as gevolg van die Kozai-meganisme, [21] en ander word opgebreek deur botsings tussen hulle. [22] Die ontmoetings tussen planete kan ook die wentelbane van die gewone satelliete versteur en kan verantwoordelik wees vir die neiging van Iapetus se baan. [23] Saturnus se draai-as kan gekantel wees toe dit stadig 'n draai-resonansie met Neptunus oorsteek. [24] [25]

Baie van die planeetdiere word ook tydens die migrasie in verskillende wentelbane buite die baan van Neptunus ingeplant. Terwyl Neptunus verskeie AU na buite migreer, word die warm klassieke Kuiper-gordel en die verspreide skyf gevorm terwyl sommige planeetdiere wat deur Neptunus na buite versprei word, in resonansies vasgevang word, 'n uitwisseling van eksentrisiteit teenoor hellings deur die Kozai-meganisme ondergaan en vrygestel word in 'n hoër perihelium, stabiel wentelbane. [9] [26] Planetesimale wat vasgevang is in Neptunus se meeslepende 2: 1-resonansie tydens hierdie vroeë migrasie, word vrygestel wanneer 'n ontmoeting met die ysreus sy half-hoof-as na buite laat spring en 'n groep lae hellings, lae eksentrisiteit agterlaat. voorwerpe in die koue klassieke Kuiper-gordel met as-hoofasse naby 44 AU. [27] Hierdie proses vermy noue ontmoetings met Neptunus om losweg gebindde binaries, insluitend 'blou' binaries, te laat oorleef. [28] 'n Oormaat plutinos met 'n lae helling word vermy as gevolg van 'n soortgelyke vrystelling van voorwerpe uit Neptunus se 3: 2-resonansie tydens hierdie ontmoeting. [27] Neptunus se beskeie eksentrisiteit na die ontmoeting [29] of die vinnige neerslag van sy baan, [30] laat die oerskyf van koue klassieke Kuiper-gordelvoorwerpe oorleef. [31] As die migrasie van Neptunus stadig genoeg is na hierdie ontmoeting, kan die eksentrisiteitsverspreiding van hierdie voorwerpe afgekap word deur middel van 'n omvattende resonansie in die gemiddelde beweging, wat dit met 'n stap agter Neptunus se 7: 4-resonansie laat. [32] Terwyl Neptunus sy huidige baan stadig nader, word voorwerpe in gefossileerde wentelbane in die verspreide skyf gelaat. [33] [13] Ander met perihelia anderkant die baan van Neptunus, maar nie hoog genoeg om interaksies met Neptunus te vermy nie, bly as verspreidende voorwerpe, [26] en diegene wat aan die einde van die migrasie van Neptunus in resonansie bly, vorm die verskillende resonante populasies buite Neptunus se baan . [34] Voorwerpe wat versprei is na baie groot semi-hoofasbane, kan hul perihelia verby die invloede van die reuse-planete laat lig deur die galaktiese gety of versteurings van verbygaande sterre, en dit in die Oort-wolk neersit. As die hipotetiese planeet nege in die voorgestelde baan was tydens die onstabiliteit, sou 'n ongeveer sferiese wolk van voorwerpe vasgevang word met semi-groot asse wat wissel van 'n paar honderd tot 'n paar duisend AU. [26]

In die innerlike sonnestelsel wissel die gevolge van die onstabiliteit met die tydsberekening en duur daarvan. 'N Vroeë onstabiliteit kon verantwoordelik wees vir die verwydering van die grootste deel van die massa uit die Mars-streek, wat Mars kleiner as die aarde en Venus gelaat het. [35] 'n Vroeë onstabiliteit kan ook lei tot die uitputting van die asteroïedegordel, [36] en as dit 'n paar honderdduisend jaar strek, kan dit die opwinding van sy eksentrisiteite en neigings opwek. [37] Asteroïde botsingsfamilies kan versprei word as gevolg van interaksies met verskillende resonansies en deur ontmoetings met die ysreus as dit oor die asteroïde gordel gaan. [38] Planetesimale van die buitenste gordel is ingebed in die asteroïde gordel as P- en D-tipe asteroïdes wanneer hul aphelie onder die Jupiter-baan verlaag word terwyl hulle in 'n resonansie is of tydens ontmoetings met die ysreus, terwyl sommige die binneste asteroïde bereik. gordel weens ontmoetings met die ysreus. [39] 'n Laat onstabiliteit sou kort moes wees, wat 'n vinnige skeiding van die wentelbane van Jupiter en Saturnus moes aandryf, om die opwinding van die eksentrisiteite van die innerlike planete as gevolg van sekulêre resonansie te vermy. [40] Dit sou ook lei tot meer beskeie veranderinge in die wentelbane van die asteroïde as die asteroïde gordel aanvanklik 'n lae massa gehad het, [11] of as dit deur die Grand Tack uitgeput en opgewonde was, en die verspreiding van hul eksentrisiteite moontlik na die huidige verspreiding. [41] 'n Laat onstabiliteit kan ook daartoe lei dat ongeveer die helfte van die asteroïdes ontsnap uit die kern van 'n voorheen uitgeputte asteroïedegordel (minder as in die oorspronklike Nice-model) [15] wat lei tot 'n kleiner, maar uitgebreide bombardement van die binneplanete deur rotsagtige voorwerpe wanneer 'n binneste verlenging van die asteroïde gordel onderbreek word wanneer die planete hul huidige posisies bereik. [42]

Vier planeetmodelle Edit

Huidige teorieë oor planetêre vorming maak nie voorsiening vir die aanwas van Uranus en Neptunus in hul huidige posisies nie. [43] Die protoplanetêre skyf was te diffus en die tydskale te lank [44] sodat dit via planetesimale aanwas kon vorm voordat die gasskyf verdwyn het, en numeriese modelle dui aan dat latere aanwas gestop sal word sodra Pluto-grootte planetesimale gevorm het. [45] Alhoewel meer onlangse modelle, insluitende klippies, vinniger groei moontlik maak, laat die inwaartse migrasie van die planete as gevolg van interaksies met die gasskyf hulle in nouer wentelbane. [46]

Daar word nou algemeen aanvaar dat die sonnestelsel aanvanklik kompakter was en dat die buitenste planete na buite getrek het na hul huidige posisies. [47] Die planeet-gedrewe migrasie van die buitenste planete is die eerste keer in 1984 deur Fernandez en Ip beskryf. [48] ​​Hierdie proses word aangedryf deur die uitwisseling van hoekmomentum tussen die planete en planetesimale wat van 'n buitenste skyf afkomstig is. [49] Vroeë dinamiese modelle het aangeneem dat hierdie migrasie glad was. Benewens die weergawe van die huidige posisies van die buitenste planete, [50] het hierdie modelle verduidelikings gegee vir: die populasies van resonante voorwerpe in die Kuiper-gordel, [51] die eksentrisiteit van Pluto se baan, [52] die neigings van die warm klassieke Kuiper gordelvoorwerpe en die behoud van 'n verspreide skyf, [53] en die lae massa Kuiper-gordel en die ligging van die buitenste rand daarvan naby die 2: 1-resonansie met Neptunus. [54] Hierdie modelle kon egter nie die eksentrisiteite van die buitenste planete reproduseer nie, wat hulle aan die einde van die migrasie met baie klein eksentrisiteite gelaat het. [14]

In die oorspronklike Nice-model is Jupiter en Saturnus se eksentrisiteit opgewonde wanneer hulle hul 2: 1-resonansie oorsteek en die buitenste sonnestelsel destabiliseer. 'N Reeks gravitasie-ontmoetings vind plaas waartydens Uranus en Neptunus na buite op die planetesimale skyf versprei word. Daar versprei hulle 'n groot aantal planeetdiere na binne, wat die migrasie van die planete versnel. Die verspreiding van planeetdiere en die vee van resonansies deur die asteroïedegordel bring 'n bombardement van die binneste planete voort. Benewens die weergawe van die posisies en eksentrisiteite van die buitenste planete, [8] het die oorspronklike model van Nice voorsiening gemaak vir die oorsprong van: die Jupiter-trojane, [19] en die Neptunus-trojane [55] van die onreëlmatige satelliete van Saturnus, Uranus en Neptunus. [21] die verskillende populasies van trans-Neptuniese voorwerpe [56] die grootte van, en met die regte aanvanklike toestande, die tydsberekening van die Laat Swaar Bombardement. [15]

Vee sekulêre resonansies sou egter die wentelbane van binne-sonnestelselvoorwerpe versteur as die migrasie van Jupiter stadig en glad was. Die ν5 sekulêre resonansie kruis die wentelbane van die aardse planete wat hul eksentrisiteit opwek. [57] Terwyl Jupiter en Saturnus hul 2: 1-resonansie stadig nader, bereik die eksentrisiteit van Mars waardes wat kan lei tot botsings tussen planete of dat Mars uit die sonnestelsel uitgegooi word. Hersiene weergawes van die Nice-model wat begin met die planete in 'n ketting van resonansies, vermy hierdie stadige benadering tot die 2: 1-resonansie. Die eksentrisiteite van Venus en Mercurius is egter gewoonlik opgewonde buite hul huidige waardes wanneer die ν5 sekulêre resonansie kruis hul wentelbane. [10] Die wentelbane van die asteroïdes word ook aansienlik verander: die ν16 sekulêre resonansie maak neigings opgewonde en die ν6 sekulêre resonansie prikkel eksentrisiteite, en verwyder lae-hellings asteroïdes, terwyl hulle oor die asteroïedegordel vee. As gevolg hiervan word die oorblywende asteroïedegordel gelaat met 'n groter fraksie voorwerpe met 'n hoë helling as wat tans waargeneem word. [12]

Die wentelbane van die innerlike planete en die baanverspreiding van die asteroïde gordel kan weergegee word as Jupiter een van die ysreuse teëkom, wat die migrasie daarvan versnel. [12] Die stadige resonansiekruisings wat die eksentrisiteite van Venus en Mercurius opgewonde maak en die wentelverspreiding van die asteroïdes verander, vind plaas toe Saturnus se tydperk tussen 2,1 en 2,3 keer die van Jupiter was. Teoretici stel voor dat dit vermy word omdat die uiteenlopende migrasie van Jupiter en Saturnus destyds deur die verspreiding van die planeet-planeet oorheers is. Spesifiek is een van die ysreuse na binne op 'n Jupiter-kruisbaan versprei deur 'n gravitasie-ontmoeting met Saturnus, waarna dit na buite versprei is deur 'n gravitasie-ontmoeting met Jupiter. [10] As gevolg hiervan het die wentelbane van Jupiter en Saturnus vinnig uiteenlopend, wat die vee van die sekulêre resonansies versnel het. Hierdie evolusie van die wentelbane van die reuse-planete, soortgelyk aan prosesse wat deur eksoplanetnavorsers beskryf word, word die spring-Jupiter-scenario genoem. [58]

Uitgestote planeet Wysig

Die ontmoetings tussen die ysreus en Jupiter in die spring-Jupiter-scenario lei dikwels tot die uitwerping van die ysreus. Om hierdie ysreus te behou, moet sy eksentrisiteit gedemp word deur dinamiese wrywing met die planeetagtige skyf, wat sy omtrek buite Saturnus se baan verhoog. Die planetesimale skyfmassas wat gewoonlik in die Nice-model gebruik word, is dikwels onvoldoende hiervoor, wat stelsels laat begin met vier reuse-planete met slegs drie aan die einde van die onstabiliteit. Die uitwerp van die ysreus kan vermy word as die skyfmassa groter is, maar die skeiding van Jupiter en Saturnus word dikwels te groot en hul eksentrisiteite word te klein namate die groter skyf skoongemaak word. Hierdie probleme het daartoe gelei dat David Nesvorný van die Southwest Research Institute voorgestel het dat die sonnestelsel met vyf reuse-planete begin het, met 'n addisionele Neptunus-massa-planeet tussen Saturnus en Uranus. [1] Met behulp van duisende simulasies met 'n verskeidenheid aanvanklike toestande het hy gevind dat die simulasies wat met vyf reuse-planete begin, tien keer meer geneig was om die wentelbane van die buitenste planete weer te gee. [59] 'n Opvolgstudie deur David Nesvorný en Alessandro Morbidelli het bevind dat die vereiste sprong in die verhouding van Jupiter en Saturnus se periodes plaasgevind het en dat die wentelbane van die buitenste planete in 5% van simulasies weergegee is vir een vyf-planeet stelsel teenoor minder meer as 1% vir vier-planeet stelsels. Die suksesvolste het begin met 'n beduidende migrasie van Neptunus, wat die planetesimale skyf ontwrig het voordat planetêre ontmoetings deur resonansieoorgang veroorsaak is. Dit verminder die sekulêre wrywing, wat toelaat dat Jupiter se eksentrisiteit behoue ​​bly nadat dit opgewek word deur resonansie-kruisings en planetêre ontmoetings. [60]

Konstantin Batygin, Michael E. Brown en Hayden Betts, daarenteen, het bevind dat vier- en vyf-planeetstelsels 'n soortgelyke waarskynlikheid het (4% versus 3%) om die wentelbane van die buitenste planete weer te gee, insluitend die ossillasies van Jupiter en Saturnus. eksentrisiteite, en die warm en koue bevolking van die Kuiper-gordel. [61] [62] In hul ondersoeke is daar van Neptunus se baan verwag om 'n hoë eksentrisiteitsfase te hê waartydens die warm populasie ingeplant is. [63] 'n Vinnige neerslag van die baan van Neptunus gedurende hierdie periode as gevolg van interaksies met Uranus, was ook nodig om 'n oergordel van koue klassieke voorwerpe te bewaar. [61] Vir 'n vyf-planeet-stelsel het hulle gevind dat die lae eksentrisiteite van die koue klassieke gordel die beste behoue ​​sou bly as die vyfde reuse-planeet in 10 000 jaar uitgeskiet word. [62] Aangesien hul studie slegs die buitenste sonnestelsel ondersoek het, het dit nie 'n vereiste ingesluit dat Jupiter en Saturnus se bane vinnig uiteen sou gaan as dit nodig sou wees om die huidige innerlike sonnestelsel weer te gee nie. [60]

'N Aantal vorige werke het ook Solar Systems met ekstra reuse-planete geskep. 'N Studie deur Thommes, Bryden, Wu en Rasio bevat simulasies van vier en vyf planete wat in resonante kettings begin. Los resonante kettings van vier of vyf planete met Jupiter en Saturnus wat in 'n 2: 1-resonansie begin, het dikwels gelei tot die verlies van 'n ysreus vir klein massa-planeetskywe. Die verlies van 'n planeet is vermy in vier planeetstelsels met 'n groter planetesimale skyf, maar geen verspreiding van planete het voorgekom nie. 'N Kompakter stelsel met Jupiter en Saturnus in 'n 3: 2-resonansie het soms gelei tot ontmoetings tussen Jupiter en Saturnus. [64] 'n Studie deur Morbidelli, Tsiganis, Crida, Levison en Gomes was meer suksesvol in die reproduksie van die Sonnestelsel, beginnend met 'n vierplaneetstelsel in 'n kompakte resonansketting. Hulle het ook die vang van planete in 'n vyf-planeet resonante ketting gemodelleer en opgemerk dat die planete groter eksentrisiteite het en dat die stelsel binne 30 jaar onstabiel geword het. [65] Ford en Chiang het stelsels van planete in 'n volgepakte oligargie gemodelleer, die gevolg van die vorming daarvan in 'n massiewe dinamies koel skyf. Hulle het bevind dat die ekstra planete uitgegooi sou word namate die digtheid van die oerskyf afgeneem het. [66] Simulasies deur Levison en Morbidelli, daarenteen, het getoon dat die planete in sulke stelsels sou uitsprei eerder as om dit uit te werp. [67]

Aanvanklike voorwaardes Wysig

Die reuse-planete begin in 'n ketting van resonansies.Tydens hul vorming in die protoplanetêre skyf het interaksies tussen die reuseplanete en die gasskyf veroorsaak dat hulle na die son toe migreer. Die innerlike migrasie van Jupiter het voortgeduur totdat dit gestaak is, of omgekeer, soos in die Grand Tack-model, toe dit 'n vinniger migrerende Saturnus in 'n gemiddelde resonansie gevang het. [68] Die resonansketting is uitgebrei omdat die drie ysreuse ook na binne migreer en in verdere resonansies gevang is. [60] 'n Langafstand migrasie van Neptunus na buite na die planetesimale skyf voordat planetêre ontmoetings begin, is heel waarskynlik as die planete gevang is in 'n 3: 2, 3: 2, 2: 1, 3: 2 resonansketting, wat in 65 voorkom % van simulasies toe die binneste rand binne 2 AE was. Alhoewel hierdie resonansieketting die grootste waarskynlikheid het om Neptunus se migrasie weer te gee, is ander resonansiekettings ook moontlik as die onstabiliteit vroeg plaasgevind het. [6]

'N Laat onstabiliteit kan gevolg het op 'n lang periode van stadige stofgedrewe migrasie. Die kombinasie van 'n laat ontsnapping uit 'n resonansketting, soos beskryf in die Nice 2-model, en 'n langafstand migrasie van Neptunus is onwaarskynlik. As die binnekant van die planeetskyf naby is, kan 'n vroeë ontsnap van resonansie plaasvind, as dit ver is, word 'n onstabiliteit gewoonlik veroorsaak voordat 'n beduidende migrasie van Neptunus plaasvind. Hierdie gaping kan oorbrug word as 'n vroeë ontsnapping uit resonansie gevolg word deur 'n lang periode van stadige stofgedrewe migrasie. Ander resonansiekettings as die 3: 2, 3: 2, 2: 1, 3: 2 is in hierdie geval onwaarskynlik. Onstabiliteite kom voor tydens die stadige migrasie vir strenger resonansie kettings en die ver skyf is onrealisties smal vir meer ontspanne resonansie kettings. Die tempo van stofgedrewe migrasie vertraag mettertyd namate die stofopwekking daal. As gevolg hiervan is die tydsberekening van die onstabiliteit sensitief vir faktore wat die tempo van stofopwekking bepaal, soos die grootteverspreiding en die sterkte van die planeetdiere. [6]

Tydsberekening van die onstabiliteit Wysig

Daar is aanvanklik voorgestel dat die tydsberekening van die onstabiliteit in die Nice-model saamgeval het met die Laat Swaar Bombardement, 'n toename in die impakskoers wat vermoedelik 'n paar honderd miljoen jaar na die vorming van die Sonnestelsel plaasgevind het. Onlangs is daar egter 'n aantal kwessies geopper oor die tydsberekening van die onstabiliteit van die Nice-model, of dit nou die oorsaak van die Laat Swaar Bombardement was, en of 'n alternatief die gepaardgaande kraters en impakbakke beter sou kon verklaar. Die meeste gevolge van die onstabiliteit van die Nice-model op die wentelbane van die reuse-planete en dié van die verskillende klein liggaamspopulasies wat in die buitenste planeetskyf ontstaan ​​het, is egter onafhanklik van die tydsberekening daarvan.

'N Vyf-planeet Nice-model met 'n laat onstabiliteit het 'n lae waarskynlikheid om die wentelbane van die aardplanete weer te gee. Die periodeverhouding van Jupiter en Saturnus maak die sprong van minder as 2,1 tot meer as 2,3 wat nodig is om sekulêre resonansie-kruisings in 'n klein fraksie simulasies (7% –8,7%) te vermy [60] [2] en die eksentrisiteite van die aardse planete kan ook wees opgewonde as Jupiter die ysreus teëkom. [57] In 'n studie deur Nathan Kaib en John Chambers het dit daartoe gelei dat die wentelbane van die aardse planete in 'n paar persent van die simulasie weergegee is, met slegs 1% wat beide die aardse en reuse-planete wentel. Dit het Kaib en Chambers laat voorstel dat die onstabiliteit vroeg voor die vorming van die aardse planete plaasgevind het. [2] 'n Sprong in die verhouding van die wenteltydperke van Jupiter en Saturnus is egter steeds nodig om die asteroïde gordel weer te gee, wat die voordeel van 'n vroeë onstabiliteit verminder. [69] [70] 'n Vorige studie deur Ramon Brasser, Kevin Walsh en David Nesvorny het 'n redelike kans (meer as 20%) gevind om die innerlike sonnestelsel weer te gee met behulp van 'n geselekteerde vyf-planeet-model. [40] Die vorms van die slagbakke op Iapetus stem ook ooreen met 'n laat bombardement. [71] [16]

Voldoende massa sal moontlik nie op die planeetskyf bly na 400 miljoen jaar botsing om aan te pas by die onstabiliteitsmodelle nie. As die grootteverspreiding van die planeetskyf aanvanklik gelyk het aan die huidige verspreiding en duisende Pluto-massa-voorwerpe ingesluit het, kom daar 'n groot massaverlies voor. Dit laat die skyf met minder as 10 Aardmassas, terwyl daar in die huidige modelle van die onstabiliteit 'n minimum van 15 Aardmassas nodig is. Die grootteverdeling word ook vlakker as waargeneem. Hierdie probleme bly, selfs al begin simulasies met 'n massiewe skyf of 'n strenger verspreiding van die grootte. Daarenteen vind 'n baie laer massaverlies en min verandering in die grootteverdeling plaas tydens 'n vroeë onstabiliteit. [3] As die planetesimale skyf begin sonder massa-voorwerpe van Pluto, sou botsing begin as dit van kleiner voorwerp gevorm het, met die tydsberekening afhangend van die aanvanklike grootte van die voorwerpe en massa van die planetesimale skyf. [72]

Binêre voorwerpe soos Patroclus-Menoetius sou geskei word as gevolg van die botsings as die onstabiliteit laat was. Patroclus en Menoetius is 'n paar

100 km voorwerpe wat wentel met 'n skeiding van 680 km en relatiewe snelhede van

11 m / s. Alhoewel hierdie binêre op 'n massiewe planetesimale skyf bly, is dit kwesbaar om geskei te word weens 'n botsing. Rofweg

90% van soortgelyke binaries word per honderd miljoen jaar in simulasies geskei en na 400 miljoen jaar val die oorlewingswaarskynlikheid daarvan tot 7 × 10 -5. Die aanwesigheid van Patroclus-Menoetius onder die Jupiter Trojans vereis dat die reuse-planeet-onstabiliteit binne 100 miljoen jaar na die vorming van die Sonnestelsel plaasgevind het. [4]

Interaksies tussen Pluto-massa-voorwerpe op die buitenste planeetskyf kan lei tot vroeë onstabiliteit. Gravitasie-interaksies tussen die grootste planetesimale verhit die skyf dinamies, wat die eksentrisiteite van hul wentelbane verhoog. Die verhoogde eksentrisiteite verlaag ook hul afstande perihelie, wat veroorsaak dat sommige van hulle wentelbane wat die buitenste reuse-planeet oorsteek, binnedring. Gravitasie-interaksies tussen die planeetdiere en die planeet laat hom toe om uit die resonansieketting te ontsnap en die uitwaartse migrasie daarvan te dryf. In simulasies lei dit dikwels tot resonansiekruisings en 'n onstabiliteit binne 100 miljoen jaar. [5] [7]

Die bombardement wat deur die Nice-model geproduseer word, stem moontlik nie ooreen met die laat swaar bombardement nie. 'N Verspreiding van die impakstormgrootte soortgelyk aan die asteroïdes sal lei tot te veel groot impakbekers relatief tot kleiner kraters. [73] Die binneste asteroïde gordel het 'n ander grootteverdeling nodig, miskien omdat die klein asteroïdes die gevolg was van botsings tussen 'n klein aantal groot asteroïdes, om by hierdie beperking te pas. [74] Terwyl die Nice-model 'n bombardement deur beide asteroïdes en komete voorspel, [15] dui die meeste bewyse (hoewel nie almal nie) [75] op 'n bombardement wat deur asteroïdes oorheers word. [76] [77] [78] Dit kan die verminderde kometêre bombardement in die vyf-planeet-Nice-model weerspieël en die aansienlike massaverlies of die opbreek van komete nadat hulle die binneste Sonnestelsel binnegegaan het, [79] wat moontlik die bewyse van kometêre bombardement het verlore gegaan. [80] Twee onlangse beramings van die asteroïde-bombardement vind dit egter ook onvoldoende om die laat swaar bombardement te verklaar. [81] [82] Reproduksie van die maankraters en impakbekkens wat geïdentifiseer is met die Laat Swaar Bombardement, ongeveer 1/6 van die kraters groter as 150 km in deursnee, en die kraters op Mars kan moontlik wees as 'n ander wet op kraterskaal is gebruik. Die oorblywende maankraters sou dan die resultaat wees van 'n ander populasie impakters met 'n ander grootteverdeling, moontlik planeetdiere wat oorgebly het vanaf die vorming van die planete. [83] Hierdie kraterskaalwet is ook meer suksesvol in die reproduksie van die onlangs gevormde groot kraters. [84]

Die kraters en slagbakke wat met die Laat Swaar Bombardement geïdentifiseer word, kan 'n ander oorsaak hê. Sommige alternatiewe wat onlangs aangebied is, sluit in puin van die impak wat die Borealis-kom op Mars gevorm het, [85] en katastrofiese botsings tussen verlore planete wat een keer in Mercurius wentel. [86] Hierdie verklarings het hul eie potensiële probleme, byvoorbeeld die tydsberekening van die vorming van die Borealis-kom, [87] en of voorwerpe op 'n baan in Mercurius moet bly. [88] 'n Monotoon dalende bombardement deur planetesimale wat oorgebly het van die vorming van die aardse planete, is ook voorgestel. Hierdie hipotese vereis dat die maanmantel relatief laat gekristalliseer het, wat die verskillende konsentrasies van sterk siderofiele elemente in die aarde en die maan kan verklaar. [89] In 'n vorige werk is egter gevind dat die mees dinamies stabiele deel van hierdie bevolking uitgeput sou raak as gevolg van die botsingsevolusie, wat die vorming van verskeie of selfs die laaste twee impakbekke onwaarskynlik sou maak. [90]

Volgens Nesvorný het kollegas verskeie name voorgestel vir die hipotetiese vyfde reuse-planeet - Hades, na die Griekse god van die onderwêreld Liber, na die Romeinse god van wyn en 'n verwante van Dionysus en Bacchus en Mephitis, na die Romeinse godin van giftige gasse . 'N Ander voorstel is' Thing 1 'van Dr Seuss Kat in die hoed kinderboek. Nesvorný hou egter nie van sulke voorstelle nie. [91]

In Januarie 2016 het Batygin en Brown voorgestel dat 'n verre massiewe negende planeet verantwoordelik is vir die belyning van die perihelia van verskeie trans-Neptuniese voorwerpe met as-hoof-asse groter as 250 AE. [92] En in November 2017 het Brown gesê in 'n antwoord op 'n Twitter-ondersoek oor die korrelasie tussen die vyf-planeet Nice-model en Planet Nine 'Ek wil [sic] sê dat dit 'n goeie kans is dat Planet Nine 'n aardige planeet # 5 is '[93] Terwyl die meganisme vir die uitwerping van die vyfde reuse-planeet in die vyf-planeet-Nice-model herinner aan die oorsprong van Planet Nine, met 'n gravitasie-onstabiliteit wat 'n ontmoeting met Jupiter insluit, is ander oorspronge voorgestel. Voorbeelde hiervan is die vang van 'n ander ster, [94] en vorming in situ, gevolg deur die baan wat deur 'n verbygaande ster verander word. [95] [96]


Nuuskierige kanteling van die son word teruggevoer na die onontdekte planeet nege

Die indruk van 'n kunstenaar van Planet Nine, wat vermoedelik 'n gasreus is wat ongeveer 10 keer die grootte van die aarde is, met 'n baan wat ongeveer 20 keer verder van die son af is (gemiddeld) as die van Neptunus. Beeldkrediet: Caltech / R. Seer (IPAC). Planet Nine & mdash die onontdekte planeet aan die rand van die sonnestelsel wat voorspel is deur die werk van Caltech & # 8217 s Konstantin Batygin en Mike Brown in Januarie 2016 & mdash blyk verantwoordelik te wees vir die ongewone kanteling van die son, volgens 'n nuwe studie.

Die groot en verre planeet voeg dalk 'n wankeling in die sonnestelsel toe, wat lyk asof die son effens gekantel is.

& # 8220Omdat Planet Nine so massief is en 'n baan gekantel het in vergelyking met die ander planete, het die sonnestelsel geen ander keuse as om stadig uit die lyn te draai nie, & # 8221 sê Elizabeth Bailey, 'n gegradueerde student aan Caltech en hoofskrywer van 'n studie wat die ontdekking aankondig.

Al die planete wentel in 'n plat vlak ten opsigte van die son, ongeveer binne 'n paar grade van mekaar. Die vliegtuig draai egter teen 'n ses grade kanteling ten opsigte van die Sun & mdash, en dit lyk asof die son self skuins afgeskakel is. Tot nou toe het niemand 'n dwingende verklaring gevind om so 'n effek te lewer nie. & # 8220Dit is so 'n diepgewortelde raaisel en so moeilik om te verklaar dat mense net nie daaroor praat nie, & # 8221 sê Brown, die Richard en Barbara Rosenberg professor in planetêre sterrekunde.

Brown en Batygin se ontdekking van bewyse dat die son wentel deur 'n planeet wat nog nie gesien is nie; dit is ongeveer 10 keer so groot soos die aarde met 'n wentelbaan wat gemiddeld ongeveer 20 keer verder van die son af is as Neptunus & # 8217s & mdash verander die fisika. Planet Nine, gebaseer op hul berekeninge, blyk in die proses ongeveer 30 grade af te beweeg van die ander planete en 'n baanvlak en beïnvloed die baan van 'n groot aantal voorwerpe in die Kuiper-gordel, en dit is hoe Brown en Batygin gekom het. om te vermoed daar bestaan ​​in die eerste plek 'n planeet.

& # 8220Dit bly ons verbaas elke keer as ons mooi kyk, ons kom agter dat Planet Nine iets verduidelik oor die sonnestelsel wat lank 'n raaisel was, & # 8221 sê Batygin, 'n assistent-professor in planetêre wetenskap.

Hul bevindings is aanvaar vir publikasie in 'n komende uitgawe van die Astrophysical Journal, en word hierdie week aangebied by die American Astronomical Society & # 8217s Division for Planetary Sciences 48th jaarvergadering, wat gesamentlik in Pasadena, Kalifornië, met die 11de European Planetary Science gehou word. Kongres.

Die kanteling van die sonnestelsel en sy orbitale vliegtuig het sterrekundiges al lank geknou weens die manier waarop die planete gevorm het: as 'n draaiende wolk wat eers eers in 'n skyf ineenstort en dan in voorwerpe wat 'n sentrale ster wentel.

Die hoekige momentum van die planeet nege het 'n buitengewone impak op die sonnestelsel op grond van sy ligging en grootte. 'N Planeet se hoekmomentum is gelyk aan die massa van 'n voorwerp vermenigvuldig met sy afstand van die son en stem ooreen met die krag wat die planeet uitoefen op die algehele stelsel en sy draai. Omdat die ander planete in die sonnestelsel almal langs 'n plat vlak bestaan, werk hul hoekmoment om die hele skyf glad te laat draai.

Planet Nine se ongewone wentelbaan voeg egter 'n multibiljard-jaar-wankel by daardie stelsel. Wiskundig, gegewe die veronderstelde grootte en afstand van Planet Nine, pas 'n kanteling van ses grade perfek, sê Brown.

Die volgende vraag is dan hoe het Planet Nine sy ongewone baan bereik? Alhoewel dit nog moet vasgestel word, stel Batygin voor dat die planeet moontlik deur Jupiter uit die omgewing van die gasreuse uitgestoot is, of dalk beïnvloed is deur die swaartekrag van ander sterreliggame in die sonnestelsel en die uiterste verlede.

Voorlopig werk Brown en Batygin voort met kollegas regoor die wêreld om die naghemel te soek vir tekens van Planet Nine op die pad wat hulle in Januarie voorspel het. Die soektog, sê Brown, kan drie jaar of langer duur.