Mark Garlick/Science Photo Library via Getty Images

În căutarea Planetei X: a noua planetă a Sistemului Solar28 min read

De Ionuț Preda 16.09.2021

Obiectele de pe cerul nopții pot părea mai îndepărtate decât sunt. Între ele s-ar putea ascunde a noua planetă a Sistemului Solar.

Cercetarea spațială a avansat exponențial în ultimele decenii: de la prima exoplanetă descoperită în 1992 s-a ajuns azi la aproape 4.000 confirmate și alte câteva mii de candidate, au fost observate galaxii aflate la miliarde de ani lumină și găuri negre supermasive înghițind stele de dimensiuni uriașe.

Ceea ce, la prima vedere, face destul de surprinzătoare ideea că e posibil să nu fie cunoscute încă nici măcar toate planetele din ograda Sistemului Solar.  De la descoperirea lui Neptun, ultima planetă găsită în Sistemul Solar care încă își păstrează acest titlu, au trecut 175 de ani, dar o misterioasă a noua planetă ar putea fi, încă, ascunsă privirilor astronomilor.

E mai mult decât o teorie SF. Astronomi cu renume, care în ultimele decenii s-au specializat în cercetarea obiectelor de la extremitatea Sistemului Solar, au făcut simulări și modele complexe care arată că așa-numita planetă X ar trebui să existe, în principal pentru a explica orbitele ciudate ale unor corpuri descoperite în partea aceea a sistemului.

În ciuda faptului că sunt poate chiar mai multe voci care resping pe această ipoteză, existența planetei X este o discuție academică în plină desfășurare, care primește din ce în ce mai multă atenție și resurse. De ce sunt unii astronomi atât de convinși că nu au fost descoperite toate corpurile importante care orbitează Soarele?

Planeta X

Astronomul olandez Gerard Kuiper sugera că Pluto era un satlit al lui Neptun. Bettmann Archive/Getty Images

De la Neptun la Planeta X

Teoriile despre o a noua planetă situată la marginea Sistemului Solar nu sunt în niciun caz noi.„If Planet Nine exists, why has no one seen it?”, bbc.com Ideea a apărut, pentru prima dată, la mijlocul secolului XIX, în contextul în care descoperirea lui Neptun a fost anticipată matematic, prin observații asupra orbitei lui Uranus care sugerau că aceasta ar fi influențată de un alt obiect planetar apropiat.

Discrepanțele dintre orbitele calculate matematic și cele observate ale lui Neptun și Uranus, sugerau că un alt corp planetar și mai îndepărtat ar influența orbitele ambelor planete. Ulterior, însă, s-a aflat că discrepanțele au fost cauzate de o eroare de calcul a masei lui Neptun.Date de la sonda Voyager 2, care a trecut în apropierea lui Neptun în 1989, au arătat că diferențele erau cauzate de o estimare incorectă a masei acestei planete, care era de fapt cu 0,5% mai mică decât se credea, deci avea o atracție gravitațională mai redusă asupra lui Uranus. Orbitele recalculate ale celor două planete, pe baza acestor noi informații, se potriveau exact cu observațiile astronomice din trecut, discovermagazine.com

Unul dintre cei mai cunoscuți susținători ai teoriei era afaceristul și astronomul Percival Lowell. El a fost atât de convins de existența „Planetei X”, așa cum o denumise, încât și-a lăsat prin testament mare parte din avere pentru finanțarea cercetărilor, în cadrul propriului observator. Eforturile au dat roade la 14 ani de la moartea lui, în 1930, atunci când Observatorul Lowell a descoperit Pluto, bănuită a fi planeta în cauză.

Ulterior, s-a văzut că nu este așa. Masa lui Pluto nu a putut fi estimată corect până la descoperirea satelitului său, Charon, în 1978. Calculul a arătat că Pluto avea o influență gravitațională neglijabilă asupra celor doi vecini.

Descoperirea centurii Kuiper, în 1992, a dat startul unei perioade de cercetare aprofundată a obiectelor de la marginea Sistemului Solar,„Kuiper Belt”, nasa.gov grupate sub numele de obiecte transneptuniene (TNO). A reprezentat, în același timp, și începutul sfârșitului pentru catalogarea lui Pluto drept planetă, deoarece o parte din TNO-urile descoperite aveau dimensiuni și proprietăți similare. Acest lucru a motivat Uniunea Astronomică Internațională să adopte o nouă definiție pentru corpurile care pot fi considerate planete, în 2006. Conform noii clasificări, Pluto și alte câteva TNO-uri mai mari au fost trecute în categoria planetelor pitice.„Pluto and the Developing Landscape of Our Solar System”, iau.org

Unul dintre cele mai importante nume din cercetarea TNO-urilor este cel al astronomului Mike Brown de la Caltech,Institutul de Tehnologie din California care este poreclit și „ucigașul lui Pluto” – asta pentru că echipele conduse de el au descoperit multe dintre obiecteleGăsești o listă completă pe wikipedia.org care au dus la definirea planetelor pitice, precum Eris (care este mai mare decât Pluto, motiv pentru care a fost considerată pentru scurt timp a zecea planetă a Sistemului Solar), Sedna sau Orcus.

Pe baza acestor descoperiri, același Brown avea să readucă în discuție teoria Planetei X. El a observat că o parte a TNO-urile au ceva în comun: orbite extrem de bizare în jurul Soarelui, dar cu multe similarități între ele, sugerând o influență gravitațională majoră, de la o sursă încă necunoscută.

Orbite excentrice și corpuri influențabile

În astronomie, există o unitate de măsură pentru forma orbitei unui corp astronomic: excentricitatea.„’We Don’t Planet’ Episode 6: Kinds of Orbits”, space.com Ea măsoară cât de mult se apropie o orbită de forma unui cerc, care are o excentricitate egală cu 0. Orbitele eliptice, pe care se află majoritatea obiectelor cunoscute din Univers, au valori cuprinse între 0 și 1, devenind din ce în ce mai alungite odată cu apropierea de limita superioară. O excentricitate de 1 ar fi o parabolă perfectă, iar orice valoare de peste 1 se aplică orbitelor cu formă hiperbolică. Obiectele cu excentricitate mai mare sau egală cu 1 nu sunt prinse în orbita stelei din sistemul în care se află și vor trece din acesta în spațiul interstelar fără a se mai întoarce.

Excentricitatea orbitelor planetelor din Sistemul Solar este foarte apropiată de 0; cea a Pământului, de exemplu, are o valoare de doar 0,016. Cea mai alungită orbită este cea a Mercurului, situată în jurul valorii de 0,2.„Planetary Fact Sheet – Metric”, nasa.gov

În schimb, o parte din TNO-urile observate au excentricități mult mai ridicate și orbite foarte alungite, cu diferențe imense între punctele cele mai apropiate (periheliu) și îndepărtate (afeliu) de Soare. Sedna este un exemplu extrem: cu o excentricitate de 0,84, planeta pitică se apropie cel mai mult de Soare la o distanță 76,19 unități astronomice (UA),O unitate astronomică este egală cu distanța aproximativă dintre Pământ și Soare în timp ce la afeliu ajunge la numai puțin de 937 de UA.

Planeta X

Grafice care localizează planeta minoră Sedna și orbita ei în comparație cu cele ale planetelor din Sistemul Solar. NASA/Caltech

Doi foști colegi ai lui Brown, Chad Trujillo și Scott Shepard, au observat însă similarități extrem de specifice între orbitele lui Sedna și a câtorva alte TNO-uri, toate apărând în mod special către periheliu. Într-un studiu publicat în Nature, „A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units”, nature.com autorii sugerau că aceste similarități ar putea fi cauzate de existența unei planete necunoscute, a cărei orbită s-ar situa între 200 și 300 UA.

În urma cercetării, Mike Brown și un alt coleg de la Caltech, Konstantin Batygin, au început să studieze subiectul, inițial cu scopul de a infirma teoria. Doar că, pe parcurs, au descoperit și mai multe similarități între șase dintre TNO-urile din studiu: de exemplu, că orbitele lor au aceeași direcție, în ciuda faptului că, din cauza distanței mare față de Soare și a vitezelor de deplasare diferite, direcția ar trebui să fie mai degrabă un parametru aleatoriu.

Dar, și mai important, autorii au observat că toate cele șase corpuri au o înclinare de aproximativ 30 de grade, în jos și în aceeași direcție, față de planul pe care se află cele opt planete cunoscute. Conform celor doi astronomi, probabilitatea unei astfel de coincidențe în orbita acestor corpuri, fără o influență gravitațională separată de cea a Soarelui, ar fi de doar 0,007%.

Astfel, cercetătorii au început să facă simulări pentru a alcătui un model al unei planete care ar putea interfera cu TNO-urile. Unul dintre acestea, în care planeta ipotetică se afla înanti-orbita O orbită care, la periheliu, se află la un unghi de 180 de grade comparat cu periheliile celorlalte corpuri, practic în partea opusă a Soarelui celor șase corpuri, este consistent cu excentricitatea acestor obiecte.

Planeta din modele matematice

Studiul, publicat în Astronomical Journal în 2016,„Evidence for a distant giant planet in the solar system”, iop.org a creat destul de multă vâlvă și discuții în lumea astronomiei. Conform simulărilor descrise în cercetare, planeta ipotetică ar avea o masă de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a Pământului, dar care ar fi mai mică decât a Neptunului, și ar fi situată la o distanță 20 de ori mai mare față de Soare decât cea din urmă, de aproximativ 600 de UA.

De atunci, Brown și Batygin au continuat să lucreze la acest model, încercând să reducă posibilele erori observaționale din seturile de date folosite. În august 2021, au publicat un studiu nou,„The orbit of Planet Nine”, arxiv.org în care corectau mai multe din aceste caracteristici.

Planeta X

Orbitele obiectelor transneptuniene. Puțin vizibil, în centru, se află planetele cunoscute din Sistemul Solar. Orbita propusă pentru Planeta X este marcată cu verde deschis. Tomruen/Wikimedia Commons

În nou studiu, dimensiunile planetei ipotetice sunt mai mici decât cele estimate inițial, aceasta fiind de „doar” aproximativ șase ori mai mare decât Terra. Apoi, distanța față de Soare ar varia, de fapt, între 300 și 380 de UA. În 2019, ei recalculaseră și excentricitatea orbitei, de la estimările inițiale de 0,2-0,5 la 0,15-0,3, mai aproape de valorile orbitelor celorlalte planete din Sistemul Solar.

Fără a fi observată, nu se pot ghici prea multe despre compoziția exactă a Planetei X. Este, cel mai probabil, un gigant de gheață similar lui Uranus și Neptun, iar pe cer ar fi mai puțin strălucitoare decât Pluto.Pluto are o magnitudine aparentă – unitatea care măsoară strălucirea unui corp pe cerul nopții – de 15, în timp ce pentru Planeta X aceasta este estimată la 22.

La fel de vagă este originea corpului. Cei doi astronomi susțin că cea mai probabilă teorie ar fi că planeta s-a format mult mai aproape de Soare, dar a fost catapultată pe o orbită extremă „Hypothetical Planet X”, nasa.gov după ce s-ar fi apropiat prea mult de Jupiter sau Saturn. Alte teorii indică faptul că ea ar fi putut fi „furată” de către Soare de la o altă stea, în perioada de formare a sistemelor din regiunea aceasta a galaxiei, sau că o astfel de stea apropiată i-ar fi influențat, în timp, orbita.

Nu toată lumea astronomică este convinsă

Deși suficient de bine documentată, teoria celor doi astronomi CalTech nu a impresionat toată comunitatea astronomică. Ipoteza a primit tot felul de critici, câteodată formulate ca răspuns sub forma unor alte studii.

Cea mai comună este acuzația de prejudecată observațională în seturile de date pe baza cărora cei doi și-au construit modelele. Pe scurt, este vorba de faptul că studiul inițial includea doar șase TNO-uri, în timp ce până în prezent au fost identificate peste 3000 de astfel de obiecte – iar alte 450 tocmai au fost anunțate într-un studiu pre-print publicat recent. Ceea ce reprezintă un număr prea mic pentru a exclude posibilitatea ca autorii să le fi „ales”, voluntar sau involuntar, pe cele care se potrivesc teoriei. Există riscul ca acestea să fie doar cazuri extreme sau variații posibile din punct de vedere statistic, nereprezentative pentru majoritatea TNO-urilor.

Între timp, Brown și Batygin au extins setul de corpuri incluse în simulare la 11 pentru studiul publicat în 2021, dar asta deja a avut un efect asupra probabilităților – noul model arată că probabilitatea ca toate aceste orbite să se fi dezvoltat în absența unei planete a crescut de la 0,007% la 0,4%. În continuare, o probablitate foarte scăzută, dar tot este o creștere semnificativă.

Alți cercetători au încercat să găsească teorii alternative pentru sursa influenței gravitaționale care ar modifica acesta orbite. Un alt studiu, publicat tot în Astronomical Journal în 2020,„Giant-planet Influence on the Collective Gravity of a Primordial Scattered Disk”, iop.org propune existența unui potențial disc difuz de resturi de gheață, situat mult mai departe decât Pluto. Materia ar fi fost atrasă în această formă către extremitatea Sistemului Solar de către o altă stea, în perioada de formare a planetelor. Bazat tot pe simulări matematice, autorii au calculat că forța gravitațională combinată a unei astfel de formațiuni ar fi suficientă pentru a modifica orbitele TNO-urilor.

Unele dintre alternativele propuse sunt ceva mai speculative. De exemplu, una care susține că nu ar fi vorba de o planetă, ci de o gaură neagră primordială„Could Planet 9 be a primordial black hole?”, phys.org – o categorie ipotetică de găuri negre, cu dimensiuni mult mai reduse decât a celor cunoscute până în prezent, despre care se speculează că s-ar fi format în primele secunde de după Big Bang în regiuni cu o densitate extrem de ridicată a materiei.

CITEȘTE ȘI: S-a găsit cea mai apropiată gaură neagră?

De ce nu a fost încă descoperită Planeta X, dar nici infirmată?

Și totuși, poate că cea mai importantă întrebare cu privire la existența planetei X este una pe care și-ar pune-o aproape oricine: dacă există tehnologia necesară de a observa exoplanete la zeci de mii de ani-lumină distanță, de ce n-a fost găsită până acum o planetă de câteva ori mai mare decât Pământul în Sistemul Solar? Răspunsul ține mai mult de modul în care se fac observațiile spațiale.

Planeta n-ar fi observabilă cu ochiul liber, dar nu ar fi nici neapărat dificil de detectat cu telescoapele actuale, chiar și în condițiile în care strălucirea destul de slabă, cauzată de distanța foarte mare dintre corp și Soare, o face ușor de „ascuns” pe fundalul strălucitor al clusterelor de stele din cer.

Numai că seturile de date prelucrate din observatoare scanează bucăți masive ale cerului, iar nimeni nu știe exact unde ar trebui să caute planeta. În studiul recent, Brown și Batygin au simulat și o posibilă traiectorie a orbitei planetei,„Planet Nine: Scientists map its likely location”, earthsky.org însă asta nu îi ajută să plaseze această orbită pe harta cerului și nici nu le dă indicii exacte despre poziția ipoteticei planete X în momentul de față. Brown a comparat situația cu „căutarea unui fir individual de nisip pe o plajă”.

În plus, sunt și probleme legate de accesul la echipament. Cel mai adecvat instrument pentru cercetarea TNO-urilor de pe Pământ este telescopul Subaru din Maunakea, Hawaii, dar acesta are ca scop principal observațiile în spațiul îndepărtat. El a fost adaptat doar pe parcurs pentru cercetarea extremității Sistemului Solar, iar astronomii de la CalTech au declarat că îl pot rezerva doar pentru trei nopți în fiecare an.„Planet 9 may be closer and easier to find than thought—if it exists”, nationalgeographic.com

Însă cei doi cercetători sunt foarte optimiști că Planeta X va fi descoperită rapid. Dacă nu cu mijloacele actuale, atunci cu viitorul telescop Vera Rubin, aflat în construcție în Chile și programat pentru inaugurare în 2023. Acesta va face analize sistematice și repetate pe aproximativ două treimi din cerul nopții, urmărind în detaliu mișcările a milioane de obiecte celeste.

Există și posibilitatea ca planeta să fie deja sub ochii astronomilor, ascunsă în seturile imense de date pe care le au deja la dispoziție. E o poveste veche de când a început cercetarea astronomică sistematizată; atât Pluto, cât și Neptun și Uranus au fost găsite retroactiv în observații efectuate înainte de cele care au dus la descoperirea lor. A pățit-o chiar și Michael Brown: după ce a descoperit Eris la Observatorul Palomar în 2005, a observat că planeta pitică era deja parte a observațiilor făcute prin intermediul telescopului încă din 1955.

CITEȘTE ȘI: 20 de imagini spectaculoase de pe Marte



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

SOCIETATE|OVERVIEW

Ce e proiectul Neuroștiință la clasă și de ce a fost criticat de experți?

De
Oamenii de știință spun că podcastul are informații „fundamental greșite”, autorul proiectului că ei au înțeles greșit, iar Ministerul Educației că nu s-a interesat de calitatea informațiilor. Cine are dreptate?
SPAȚIU|STUDIU

Primele succese majore ale lui Perseverance pe Marte – noutăți de la savanții NASA

De
În timpul scurt care a trecut de când a amartizat în craterul Jezero de pe Marte, pe 18 februarie 2021, roverul Perseverance a scris deja istorie.
SPAȚIU|OVERVIEW

Ce putem afla despre Univers studiind undele radio?

De
Te-ai întrebat vreodată de ce savanții folosesc undele radio pentru a afla secretele cele mai ascunse ale Universului? Iată răspunsul.
TEHNOLOGIE|OVERVIEW

Windows 11: Îl instalezi sau mai aștepți?

De
Windows 11 arată mai bine și te-ar putea face mai productiv, dar cam atât.