Feltételezett kilencedik bolygó a Naprendszerben

Feltételezett kilencedik bolygó a Naprendszerben
Művészi elképzelés a feltételezett kilencedik bolygóról
Felfedezése
Felfedező	Konstantin Batygin Michael E. Brown
Felfedezés ideje	2016. 01. 20.
Névadó	9
Észlelési mód	szimuláció
Pályaadatok
Aphélium távolsága	1200 CsE[1]
Perihélium távolsága	200 CsE
Fél nagytengely	700 CsE
Pálya excentricitása	0,6
Orbitális periódus	20 000 év
Keringési periódus	10.000 - 20.000 év
Inklináció	30° az Ekliptika síkjához képest
Központi égitest	Nap
Fizikai tulajdonságok
Egyenlítői sugár	13.000 km - 26.000 km (becslés)
Tömeg	6×10^25 kg (2-4 földtömeg)
Felszíni hőmérséklet	-226°C
Látszólagos fényesség	22 (becslés)
A Wikimédia Commons tartalmaz Feltételezett kilencedik bolygó a Naprendszerben témájú médiaállományokat.
Sablon • Wikidata • Segítség

A kilencedik bolygó egy feltételezett óriásbolygó a Naprendszer külső vidékén. Tömege a Föld tömegének legfeljebb 10-szerese, sugara 13 000–26 000 km közötti (kb. 2-4 földsugár).^[2] A bolygó létezése megmagyarázhatja a Neptunuszon túli objektumok szokatlan pályáját a külső Kuiper-övben.^[3][4]

2016. január 20-án Konstantin Batygin és Michael E. Brown, a Caltech kutatói bejelentették egy feltételezett kilencedik bolygó létezését a Naprendszerben. Az elmélet tudományos modellen alapul, amelyben hat Neptunuszon túli objektum pályájának elemzése szerepel.

Jellemzői

Pályája

A kilencedik bolygó pályája erősen elnyújtott, elliptikus, keringési periódusa 10–20 000 év. Távolsága a Naptól a legközelebbi pozíciójában 200-700 csillagászati egység (CsE) között lehet. Tengelyferdesége 30 (± 20) fok.^[1][5][6] Legnagyobb naptávolsága akár 1200 CsE is lehet.^[7][8] 2019-es számítások szerint körülbelül 400 CsE távolságra van a Naptól, és pályája 15–25 fokos szöget zár be az ekliptikával.^[9]

Mérete

A kilencedik bolygó mérete és felépítése nagyjából a gázóriásokénak felel meg. A képen az Uránusz és a Neptunusz látható mint kék óriásbolygó^[10]

A kilencedik bolygó tömege legfeljebb 10-szerese a Földének.^[6][10] Fizikai mérete 2-4-szerese a Földének.^[2][11][12]

Felépítése

A bolygó a feltételezések szerint jégbolygó, melynek felépítése hasonló az Uránuszéhoz és a Neptunuszéhoz, vagyis kevés szikla és jég alkotja némi gázburokkal.^[1]

Nevei

A „kilencedik bolygó” név már egy évszázada a Naprendszer esetleges további bolygóját jelölte. 1930. február 18-án Clyde Tombaugh azonosította először a Plutót a Lowell Obszervatóriumban, és gyorsan kikiáltották a Naprendszer kilencedik bolygójának, mely címet sokáig őrizte. A Pluto 2006-os visszasorolása törpebolygóvá megszüntette ezt a státuszát. Angol nyelvterületen a feltételezett ismeretlen bolygót gyakran nevezték Planet X-nek (az x-nek a matematikában megszokott „ismeretlen” jelentése miatt). 

Indirekt bizonyítás

Az új bolygó pályája

Hat Neptunuszon túli objektum pályájának összefüggései vezettek a kilencedik bolygó feltételezéséhez

A kilencedik bolygó feltételezése megmagyarázza hat Neptunuszon túli objektum pályájának sajátosságát. Ezek a Sedna, a 2012 VP₁₁₃, a 2007 TG₄₂₂, a 2004 VN₁₁₂, a 2013 RF₉₈ és a 2010 GB₁₇₄),^{[3][10][13][14]}

Égi objektum	Keringési periódus (év)	Keringési pálya fő nagytengelye (CsE)	Legkisebb naptávolság (CsE)	Argument of periapsis (ω)
2012 VP113	4300	263	80	294°
2004 VN112	5850	325	47	327°
2010 GB174	6855	361	48	347°
2013 RF98	5860	325	36	316
2007 TG422	11200	501	36	286°
90377 Sedna	11400	524	76	311°

Bizonyíték

Az első bizonyítékot a kilencedik bolygó létezéséről 2014-ben tette közzé Scott Sheppard csillagász (Carnegie Institution of Science) és Chad Trujillo (Hawaii Gemini Observatory), akik jelezték, hogy bizonyos objektumok szokatlan égi pályája egy nagy tömegű objektum hatása miatt alakulhatott ki.^[15]

Michael E. Brown és Konstantin Batygin számítógépes szimulációi a Caltech-en, amelyet már 2014-ben kifejlesztettek, további bizonyítékkal szolgáltak a kilencedik bolygó létezéséről. Az elméleti modelljük a Kuiper-öv három nehezen megfogható tulajdonságát kapcsolja össze, ezek: távoli keringési pályák összehangolódása, önálló égi objektumok keletkezése (ilyen például a Sedna), és egyes keringési pályák merőlegessége.^[16]

Brown úgy írta le a feltételezett bolygót, mint ami megzavarja a Kuiper-övbeli távoli objektumok pályáját, és ami valószínűleg fagyott óriásbolygó.^[2] Brown a feltételezett bolygó létezésének valószínűségét 90%-nak veszi.^[2] Greg Laughlin, aki a kutatók tanulmányát még annak megjelenése előtt olvasta, 68,3%-ra teszi a bolygó létezésének valószínűségét.^[4]

Brown megjegyzi, hogy ha az új objektum valóban létezik és mutatja azokat a hatásokat, amelyeket feltételeznek róla, akkor ha a keringési távolsága nagyobb, akkor egyúttal a tömegének is nagyobbnak kell lennie.^[17]

Az eredeti szimuláció

A Kuiper-övi objektumok pályája bizonyos szabályosságot mutat. Pályájuk hosszú időn keresztül (évmilliárdok alatt) csak úgy maradhat stabil, ha azt egy külső, dinamikus erő befolyásolja. Enélkül az erő nélkül ezeknek a kisbolygóknak a pályái kaotikussá váltak volna.

A szimulációban a kutatók a fél nagytengely „a” értékét 400–1500 CsE közöttire állították be, az excentricitás „e” értékét 0,5–0,8 közöttire. Az adatokhoz való legjobb illeszkedést az adta, amikor az „a” = 700 CsE, az „e” = 0,6, a bolygó tömege „M” = 10 m_⊕ volt (tízszeres Földtömeg), a keringési inklináció „i” = 30°-ra adódott.^[3]

A szimulációk azt mutatták, hogy a bolygókezdemény részecskék sokaságának pályája hajlamos egy vonalban elhelyezkedni, ha a térnek abban a részében egy nagyobb tömegű bolygó helyezkedik el, aminek pályája erősen excentrikus és a bolygó tömege jelentősen meghaladja a Föld tömegét. Ezen kívül a kisbolygók pályáinak fél nagytengelye egymással 90°-os szöget zár be a kilencedik bolygóhoz viszonyítva. Mindez szükséges ahhoz, hogy rezonancia alakuljon ki a pályák alakjában.^[16] Ez a mechanizmus megakadályozza, hogy ezek a Neptunuszon túli objektumok ütközési pályára kerüljenek a kilencedik bolygóval.^[6]

A szimulációk megmutatták, hogy a 150 CsE-nél kisebb fél nagytengellyel rendelkező pályákra alig van hatással a kilencedik bolygó gravitációja, mivel kevés esélyük van rá, hogy annak közelébe kerüljenek.^[3]

Szimuláció 2.

A Berni Egyetem asztrofizikusai saját szimulációjukkal megállapították,^[18] hogy az eredetileg (4,6 milliárd éve) 10 földtömegű bolygó ma 3,7 földsugarú lehet. Külső hőmérséklete -226 °C (47 K). Ez azt jelenti, hogy a bolygónak saját belső hőtermelése van, ennek hiányában ugyanis a hőmérséklete mindössze 10 K lenne. A felszín által visszavert napsugárzás a kifelé irányuló sugárzás teljesen elenyésző része. Ebből az következik, hogy a bolygó inkább infravörös fényt bocsát ki, mint látható fényt. A kutatók szerint az olyan távcsövek, mint az építés alatt lévő Large Synoptic Survey Telescope (Cerro Tololo, Chile), célzott keresés során képesek detektálni a feltételezett kilencedik bolygót, vagy kizárni a létezésének lehetőségét.

Közvetlen megfigyelés

Mivel a feltételezett bolygó távolsága igen nagy,^[2] ezért várható láthatósága legfeljebb 22 magnitúdó. Ez azt jelenti, hogy a Pluto látható fényességének 1/600-ad részével rendelkezik.^[1] Egy előzetes kutatás a Catalina Sky Survey, a Pan-STARRS és a WISE archivált adataiban nem hozott eredményt, a bolygót nem sikerült azonosítani a felvételeken. A fennmaradó, még kutatásra váró terület a Tejútrendszer síkjához közel eső aphelion szakasz.^[1]

Ha a bolygó létezik és pályájának perihelion szakaszán lefényképezték már, akkor elképzelhető, hogy valamelyik korábbi felvételen megtalálják. Ha az aphélium közelében halad, akkor szükség van a legnagyobb távcsövekre, napközelben azonban kisebb csillagászati obszervatórium, vagy nagyobb amatőr távcső is észreveheti.^[6] Statisztikusan a bolygó több időt tölt naptávolban, ami legalább 500 csillagászati egységet jelent.^[1] Ez azért van, mert az égi objektumok pályájuknak ezen a szakaszán lassabban mozognak, mint központi csillaguk közelében. Az összefüggést Kepler második törvénye írja le.

Batygin és Brown becslést ad a még felfedezetlen távoli objektumok távolságára, amik fél nagytengelye szerintük legalább 250 CsE, és kisebb excentricitással rendelkeznek, mint a már felfedezett távoli objektumok. A nagyobb távolság kisebb visszavert fényt és nehezebb észlelhetőséget jelent.^[3]

Jegyzetek

1. Where is Planet Nine?. The Search for Planet Nine , 2016. január 20. [2016. január 30-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2016. január 23.)
2. Achenbach, Joel. „New evidence suggests a ninth planet lurking at the edge of the solar system”, The Washington Post , 2016. január 20. (Hozzáférés: 2016. január 20.) 
3. (2016. január 20.) „Evidence for a distant giant planet in the Solar system”. The Astronomical Journal 151. DOI:10.3847/0004-6256/151/2/22. 
4. Burdick, Alan (January 20, 2016).
5. Witze, Alexandra (2016. január 20.). „Evidence grows for giant planet on fringes of Solar System”. Nature. DOI:10.1038/529266a. 
6. Fesenmaier, Kimm: Caltech Researchers Find Evidence of a Real Ninth Planet. California Institute of Technology, 2016. január 20. (Hozzáférés: 2016. január 20.)
7. Drake, Nadia (January 20, 2016).
8. „More (and Best Yet) Evidence That Another Planet Lurks in the Dark Depths of Our Solar System”, Slate, 2016. január 21. (Hozzáférés: 2016. január 22.) „The best fit was for a planet that never got closer than 200 AU from the Sun (Neptune is roughly 30 AU out from the Sun). The orbit of this planet would be highly elliptical, but it’s not clear how elliptical; that’s less well constrained. At its most distant, it could be between 500 and 1,200 AU out. The most likely mass of the planet is about 10 times Earth’s mass” 
9. Live Science: Mysterious 'Planet Nine' Is Probably 5 to 10 Times the Size of Earth
10. Hand, Eric. „Astronomers say a Neptune-sized planet lurks beyond Pluto”, Science, 2016. január 20. (Hozzáférés: 2016. január 20.) 
11. Watson, Traci. „Researchers find evidence of ninth planet in solar system”, USA Today , 2016. január 20. 
12. Luhman, K. L. (2014. január 20.). „A search for a distant companion to the Sun with the Wide-Field Infrared Survey Explorer”. The Astrophysical Journal 781 (4). DOI:10.1088/0004-637X/781/1/4. (Hozzáférés: 2015. január 21.) 
13. Hruska, Joel: Our solar system may contain a ninth planet, far beyond Pluto. Extreme Tech, 2016. január 20.
14. Not So Fast: Why There Likely Isn't A Large Planet Beyond Pluto. Starts with a Bang . Forbes. (Hozzáférés: 2016. január 22.)
15. (2014. március 27.) „A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units”. Nature 507. [2014. december 16-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.1038/nature13156. (Hozzáférés: 2016. január 23.) 
16. Search for Planet 9 – Premonition, 2016. január 19. [2016. január 30-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2016. január 23.)
17. Is Planet Nine a "planet"?, 2016. január 19. [2016. február 2-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2016. január 23.)
18. A Berni Egyetem asztrofizikusainak tanulmányát az Astronomy & Astrophysics című folyóirat közölte 2016-ban.

Források

• Evidence For A Distant Giant Planet In The Solar System 2016-01-20
• Evidence of a real ninth planet discovered 2016-01-20
• Planet 9 takes shape: Newfound planet in our outer solar system simulated, 2016-04-07

További információk

• A New Planet in our Solar System? NASA Takes a Look (NASA video, January 21, 2016)
• A new 9th planet for the solar system? (Science Magazine video, January 20, 2016)
• The Search for Planet Nine Archiválva 2017. november 24-i dátummal a Wayback Machine-ben – blog by study authors
• Tóth Imre: Egy óriásbolygó lehet a Naprendszer kilencedik bolygója? (HTML). Magyar Csillagászati Egyesület, 2016. január 22. (Hozzáférés: 2016. április 8.)
• Sárneczky Krisztián: Nem találják a kilencedik bolygót! (HTML). Magyar Csillagászati Egyesület, 2007. augusztus 20. (Hozzáférés: 2016. április 8.)

Kapcsolódó szócikkek

• A Naprendszer keletkezése és története
• Neptunuszon túli objektumok
• Pluto (törpebolygó)