Embora os cientistas têm procurado Planeta X durante 100 anos, a possibilidade de que ele é real tem um grande impulso recentemente, quando pesquisadores da Caltech inferir a sua existência com base em anomalias orbitais visto em objetos no Cinturão de Kuiper, uma região em forma de disco de cometas e outros corpos maiores para lá de Neptuno. Em janeiro de 2016, os pesquisadores da Caltech anunciou que eles encontraram evidências de um planeta gigante traçando uma órbita bizarra, muito alongada no sistema solar exterior. O objeto, que os pesquisadores apelidaram Planeta Nine, tem uma massa cerca de 10 vezes a da Terra e orbita cerca de 20 vezes mais distante do Sol, em média, do que a de Netuno (que orbita o Sol a uma distância média de 2,8 bilhões de milhas). Na verdade, ele tomaria este novo planeta entre 10.000 e 20.000 anos para fazer apenas uma órbita completa em torno do sol.
extinções em massa periódicas na Terra, como indicado no registro fóssil global, poderia estar ligado a uma suspeita nono planeta, de acordo com nova pesquisa publicada por um membro do corpo docente da Universidade de Departamento de Ciências Matemáticas Arkansas.
Daniel Whitmire, professor aposentado da astrofísica agora a trabalhar como instrutor de matemática, os resultados publicados na edição de janeiro da Monthly Notices da Royal Astronomical Society que a ainda não descoberta "Planeta X" provoca chuvas de cometas ligados a extinções em massa na Terra a intervalos de aproximadamente 27 milhões de anos.
Whitmire e seu colega, John Matese, publicado pela primeira vez a pesquisa sobre a conexão entre o Planeta X e extinções em massa na revista Nature em 1985, enquanto trabalhava como astrofísicos da Universidade de Louisiana em Lafayette. O seu trabalho foi destaque em um tempo da história 1.985 capa de revista intitulado "Será que os cometas Mate os dinossauros? Uma nova teoria ousada sobre extinções em massa ".
Na época havia três explicações propostas para explicar as chuvas de cometas regulares: o Planeta X, a existência de uma estrela irmã para o sol, e oscilações verticais do sol como ele orbita a galáxia. As duas últimas ideias foram posteriormente descartada como inconsistente com o registro paleontológico.Só Planeta X manteve-se como uma teoria viável, e agora está ganhando uma atenção renovada.
A teoria de Whitemire e Matese é que, como Planeta X orbita o Sol, sua órbita inclinada gira lentamente e Planeta X passa através do cinturão de Kuiper de cometas a cada 27 milhões de anos, batendo cometas no sistema solar interno.Os cometas desalojadas não só se chocam na Terra, eles também se desintegrar no interior do sistema solar à medida que ficam mais perto do sol, reduzindo a quantidade de luz solar que atinge a Terra.
Em 1985, uma olhada no registro paleontológico apoiaram a ideia de chuvas de cometas regulares que remonta a 250 milhões de anos. Pesquisas mais recentes mostra evidências de tais eventos que datam de 500 milhões de anos.
Whitmire e Matese publicaram sua própria estimativa do tamanho e órbita do Planeta X em seu estudo original. Eles acreditavam que seria entre um e cinco vezes a massa da Terra, e cerca de 100 vezes mais distante do sol, números muito menores do que as estimativas da Caltech.
Matese, desde então, se aposentou e não mais publica. Whitmire aposentado da Universidade de Louisiana em Lafayette em 2012 e começou a ensinar na Universidade de Arkansas em 2013. Whitmire diz o que é realmente interessante é a possibilidade de que um planeta distante pode ter tido uma influência significativa sobre a evolução da vida na Terra. "Eu tenho sido parte desta história há 30 anos", disse ele. "Se há sempre uma resposta final eu gostaria de escrever um livro sobre isso."
pesquisadores da Caltech, Konstantin Batygin e Mike Brown, descobriu a existência do planeta através matemáticas de modelagem e simulações computadorizadas, mas ainda não observaram o objeto diretamente.
"Isso seria uma verdadeira nono planeta", diz Brown, o Richard e Barbara Rosenberg Professor da Planetary Astronomy. "Não foram apenas dois verdadeiros planetas descobertos desde os tempos antigos, e isso seria um terceiro. É um pedaço muito substancial de nosso sistema solar que ainda está lá fora, para ser encontrado, o que é muito emocionante."
Brown observa que o putativo nono planeta-em 5.000 vezes a massa de Plutão-é suficientemente grande que não deve haver debate sobre se é um verdadeiro planeta. Ao contrário da classe de objetos menores agora conhecidos como planetas anões, Planeta Nine gravitacionalmente domina sua vizinhança do sistema solar. Na verdade, ela domina uma região maior do que qualquer dos outros planetas conhecidos, um fato que Brown diz que o torna "o mais planeta-y dos planetas em todo o sistema solar."
Batygin e Brown descrever seu trabalho na edição atual do Astronomical Journale mostrar como Planeta Nine ajuda a explicar uma série de características misteriosas do campo de objetos gelados e detritos para lá de Neptuno conhecidos como Cinturão de Kuiper.
"Embora nós inicialmente muito céptico que este planeta poderia existir, enquanto continuamos a investigar sua órbita e que isso significaria para o sistema solar exterior, tornamo-nos cada vez mais convencido de que é lá fora", diz Batygin, um professor assistente de planetária Ciência. "Pela primeira vez em mais de 150 anos, não há evidência sólida de que censo planetário do Sistema Solar está incompleta."
O caminho para a descoberta teórica não foi simples. Em 2014, um ex-pós-doutorado de Brown, Chad Trujillo, e seu colega Scott Sheppard publicou um artigo observando que 13 dos objetos mais distantes no Cinturão de Kuiper são semelhantes com respeito a uma característica orbital obscura. Para explicar essa semelhança, eles sugeriram a possível presença de um pequeno planeta.Brown pensou que a solução planeta era improvável, mas o seu interesse foi despertado.
Ele levou o problema para baixo do corredor para Batygin, e os dois começou o que se tornou um-e-um-meia longo ano colaboração para investigar os objetos distantes. Como um observador e um teórico, respectivamente, os pesquisadores aproximou-se do trabalho a partir de perspectivas muito diferentes-Brown como alguém que olha para o céu e tenta ancorar tudo no contexto do que pode ser visto, e Batygin como alguém que se coloca dentro do contexto da dinâmica, considerando como as coisas podem trabalhar a partir de um ponto de vista da física. Essas diferenças permitiram aos pesquisadores desafiar ideias uns dos outros e considerar novas possibilidades.
"Eu traria em alguns desses aspectos observacionais;. Ele voltaria com argumentos da teoria, e gostaríamos de empurrar uns aos outros Eu não acho que a descoberta teria acontecido sem que frente e para trás", diz Brown. "Foi talvez o ano mais divertido de trabalhar em um problema no sistema solar que eu já tive."
Rapidamente Batygin e Brown percebeu que os seis objetos mais distantes da coleção original de Trujillo e Sheppard todos seguem órbitas elípticas que apontam na mesma direção no espaço físico. Isso é particularmente surpreendente porque os pontos extremos de suas órbitas mover em torno do sistema solar, e eles viajam em velocidades diferentes.
"É quase como ter seis mãos em um relógio de todos movendo-se a velocidades diferentes, e quando acontecer de você olhar para cima, todos eles são exatamente o mesmo lugar", diz Brown. A probabilidade de ter isso acontecer são algo como 1 em 100, diz ele. Mas em cima disso, as órbitas dos seis objetos também estão todos inclinado da mesma forma que aponta para cerca de 30 graus para baixo na mesma direção em relação ao plano dos oito planetas conhecidos. A probabilidade de isso acontecer é de cerca de 0,007 por cento."Basicamente, não deve acontecer de forma aleatória", diz Brown. "Então pensamos outra coisa deve ser moldar essas órbitas."
A primeira possibilidade que investigou era que talvez haja objetos, alguns bastante distante Cinturão de Kuiper que ainda não foram descobertos-de exercer a gravidade necessária para manter essa subpopulação agrupados. Os pesquisadores rapidamente descartada isso quando descobriu-se que um cenário como esse exigiria Cinturão de Kuiper a ter cerca de 100 vezes a massa que tem hoje.
Isso deixou-os com a ideia de um planeta. Seu primeiro instinto foi o de executar simulações envolvendo um planeta em uma órbita distante que rodeava as órbitas dos seis objetos do Cinturão de Kuiper, agindo como um laço gigante para disputar-los em seu alinhamento. Batygin diz que quase funciona, mas não fornece as excentricidades observados com precisão. "Próximo, mas não cigar", diz ele.
Então, efetivamente por acidente, Batygin e Brown notou que, se eles correram suas simulações com um planeta maciço em uma órbita um anti-alinhados órbita na qual abordagem mais próxima do planeta ao sol, ou periélio, é de 180 graus em frente ao periélio de todos os outros objetos e conhecidos planetas distantes os objetos do cinturão de Kuiper na simulação assumiu o alinhamento que é realmente observado.
"Sua resposta natural é 'Esta geometria orbital não pode estar certo. Isso não pode ser estável a longo prazo, porque, afinal de contas, isso faria com que o planeta e esses objetos para atender e, eventualmente, colidir'", diz Batygin. Mas através de um mecanismo conhecido como ressonância média-motion, o anti-alinhados órbita do nono planeta, na verdade, impede que os objetos do Cinturão de Kuiper de colidir com ele e mantê-los alinhados. Como objetos que orbitam aproximam um do outro eles trocam energia. Assim, por exemplo, para cada quatro órbitas do planeta Nine faz, um objeto do Cinturão de Kuiper distante pode completar nove órbitas. Eles nunca colidem. Em vez disso, como um pai manter o arco de uma criança em um balanço com empurrões periódicas, Planeta Nine cutuca as órbitas de objetos do Cinturão de Kuiper distantes de tal forma que a sua configuração com relação ao planeta é preservada.
"Ainda assim, eu era muito cético", diz Batygin. "Eu nunca tinha visto nada como isto em mecânica celeste."
Mas, pouco a pouco, como os pesquisadores investigaram características e consequências do modelo adicionais, eles ficaram convencidos. "Uma boa teoria não só deve explicar as coisas que você se propôs a explicar. Ele deve esperamos explicar as coisas que você não estabelecidas para explicar e fazer previsões que são testáveis", diz Batygin.
E, de fato a existência do Planeta Nine ajuda a explicar mais do que apenas o alinhamento dos distantes objetos do Cinturão de Kuiper. Ele também fornece uma explicação para as órbitas misteriosas que dois deles traço. O primeiro desses objetos, chamado Sedna, foi descoberto por Brown em 2003. Ao contrário das variedades padrão de objetos do Cinturão de Kuiper, que se gravitacionalmente "expulsos" por Netuno e, em seguida, voltar para ele, Sedna nunca fica muito perto de Netuno. Um segundo objeto como Sedna, conhecido como 2012 VP113, foi anunciada pelo Trujillo e Sheppard em 2014. Batygin e Brown descobriu que a presença do Planeta Nove em sua órbita proposta naturalmente produz objetos Sedna semelhantes, tomando um objeto do Cinturão de Kuiper padrão e, lentamente, puxando -la em uma órbita menos ligado a Netuno.
Uma consequência previsível do Planeta Nine é que um segundo conjunto de objetos confinados também deve existir. Estes objectos são forçados em posições perpendiculares ao planeta Nove e em órbitas que são perpendiculares ao plano do sistema solar. Cinco objetos conhecidos (azul) se encaixam esta previsão com precisão.
Mas o kicker real para os pesquisadores foi o fato de que suas simulações também previu que haveria objetos no Cinturão de Kuiper em órbita inclinada perpendicularmente ao plano dos planetas. Batygin mantidos evidências encontrar para estes em suas simulações e os levou para Brown. "De repente eu percebi que não são objetos como esse", lembra Brown. Nos últimos três anos, os observadores identificaram quatro objetos de rastreamento órbitas mais ou menos ao longo de uma linha perpendicular a partir de Neptune e um objeto ao longo de outro. "Nós plotados-se as posições dos objetos e suas órbitas, e eles combinam as simulações exatamente", diz Brown. "Quando descobrimos que, meu queixo tipo de bater no chão."
"Quando a simulação alinhado os distantes objetos do Cinturão de Kuiper e criou objetos como Sedna, pensamos que este é tipo de impressionante-você matar dois pássaros com uma pedra", diz Batygin. "Mas com a existência do planeta também explicar essas órbitas perpendiculares, não só você matar dois pássaros, você também derrubar um pássaro que você não sabia que estava sentado em uma árvore próxima."
Onde é que Planeta Nine vêm e como foi terminar no sistema solar exterior? Os cientistas há muito acreditam que o sistema solar cedo começou com quatro núcleos planetários que passou a agarrar todo o gás ao seu redor, formando os quatro planetas Júpiter-gás, Saturno, Urano e Netuno. Ao longo do tempo, as colisões e ejeções em forma-los e mudou-los para seus locais atuais. "Mas não há nenhuma razão que não poderia ter sido cinco núcleos, em vez de quatro", diz Brown. Planeta Nine poderia representar que o quinto núcleo, e se ele ficou muito perto de Júpiter ou Saturno, que poderia ter sido ejectado para a sua distante órbita, excêntrica.
Batygin e Brown continuar a aperfeiçoar suas simulações e aprender mais sobre a órbita do planeta e sua influência sobre o sistema solar distante. Enquanto isso, Brown e outros colegas começaram a pesquisar os céus para Planet Nine. Apenas órbita áspera do planeta é conhecido, não a localização exacta do planeta em que percurso elíptico. Se o planeta passa a ser perto de seu periélio, Brown diz, os astrônomos deve ser capaz de detectá-lo em imagens captadas por pesquisas anteriores. Se é na parte mais distante de sua órbita, os maiores telescópios tais do mundo como os telescópios de 10 metros twin no Observatório WM Keck eo Telescópio Subaru, todos em Mauna Kea, no Havaí-que serão necessários para vê-lo. Se, no entanto, Planeta Nine está agora localizado em qualquer lugar entre, muitos telescópios ter uma chance de encontrá-lo.
"Eu gostaria de encontrá-lo", diz Brown. "Mas eu também estaria perfeitamente feliz se alguém o encontrou. É por isso que estamos publicando este papel. Esperamos que outras pessoas estão indo para se inspirar e começar a procurar."
Em termos de compreender mais sobre o contexto do sistema solar no resto do universo, Batygin diz que em algumas maneiras, este nono planeta que parece ser como um estranho para nós iria realmente fazer nosso sistema solar mais parecido com os outros sistemas planetários que os astrônomos estão encontrando em torno de outras estrelas. Primeiro, a maioria dos planetas em torno de outras estrelas como o sol não têm uma única faixa, isto é orbital, alguns órbita muito perto de suas estrelas hospedeiras, enquanto outros seguem órbitas excepcionalmente distantes. Em segundo lugar, os planetas mais comuns em torno de outras estrelas variam entre 1 e 10 massas terrestres.
"Uma das descobertas mais surpreendentes sobre outros sistemas planetários foi que o tipo mais comum de planeta lá fora, tem uma massa entre a da Terra e que de Netuno", diz Batygin. "Até agora, nós pensamos que o sistema solar estava faltando neste tipo mais comum de planeta. Talvez sejamos mais normal depois de tudo."
Brown, bem conhecido para o papel significativo que desempenhou na demolição de Pluto do planeta a um planeta anão acrescenta: "Todas aquelas pessoas que são loucos que Plutão não é mais um planeta pode ser feliz em saber que há um verdadeiro planeta fora é há ainda a ser encontrado ", diz ele. "Agora podemos ir e encontrar este planeta e tornar o sistema solar tem nove planetas mais uma vez."
O documento é intitulado "A evidência para um planeta gigante distante do Sistema Solar."
O Galaxy diário via Caltech e University of Arkansas
Créditos de imagem: Caltech / R. Machucar (IPAC) [Diagrama foi criada usando WorldWide Telescope.]
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