Čak i sa svime što smo naučili o našem Sunčevom sustavu, osobito u posljednjih nekoliko desetljeća, istraživači se još uvijek suočavaju s mnogim neodgovorenim pitanjima. Jedno od tih pitanja odnosi se na tzv Planet Devet . Hipoteza Devet planeta kaže da postoji masivni planet u našem Sunčevom sustavu koji kruži na velikoj udaljenosti od Sunca.
Nitko nikada nije promatrao hipotetski planet; dokaz za to leži u skupu tijela koja kruže oko Sunca 250 puta dalje od Zemlje. Ti se objekti nazivaju e-TNO, za ekstremni trans-neptunski objekti . Prema hipotezi, gravitacija Planeta Devet odgovorna je za neobične skupljene orbite ovih e-TNO-ova.
Sada su astronomi pronašli udaljeni Sunčev sustav s vlastitim Planetom Devet, a to otkriće udahnjuje novi život hipotezi.
Planet je nazvan HD 106906 b , a kruži oko binarne zvijezde udaljene 336 svjetlosnih godina. Ima masu od oko 11 Jupitera, a kruži oko zvijezda na udaljenosti većoj od 730 puta udaljenosti od Zemlje do Sunca. To je izuzetno udaljena orbita.
Rad koji predstavlja ove rezultate nosi naslov “ Prvo otkrivanje orbitalnog gibanja za HD 106906 b: Eksoplanet širokog razdvajanja na orbiti sličnoj planetu devet. ” Prvi autor je Meiji M. Nguyen sa Sveučilišta u Kaliforniji, Berkeley. Objavljeno je u časopisu The Astronomical Journal.
Priča o ovom otkriću počinje davne 2004. godine kada je Hubble prvi put promatrao HD 106906 b. Tada se o sustavu malo znalo. Hubbleova opažanja bila su naknadna promatranja usmjerena na neizravni dokaz da je topli disk prašine okružio zvijezdu, a astronomi su željeli saznati više o tom disku.
Paul Kalas, također s UC Berkeley, jedan je od autora novog rada. U razmjeni e-pošte s Universe Today, Kalas je objasnio zanimljivu priču HD 106906 b. 'Prvo Hubbleovo promatranje dogodilo se 24. srpnja 2004. Svrha je bila pratiti neizravne dokaze da je središnja zvijezda okružena diskom prašine, slično kao što naš Sunčev sustav ima pojas asteroida i Kuiperov pojas.'
'U to vrijeme nismo znali da je zvijezda zapravo binarna zvijezda, niti smo znali da je jedna od pozadinskih zvijezda u vidnom polju bila ekstrasolarni planet umjesto istinske pozadinske zvijezde', objasnio je Kalas. 'Ono što smo znali je da je zvijezda HD 106906 bila izvor previše infracrvenog zračenja, a mi smo zaključili da je oko nje postojao topli disk prašine.'
Neke od Hubbleovih slika sustava HD 106906 iz 2004. Gornji dio je slika prije pomicanja zvijezde iza koronografske točke (crni krug) i nakon pomicanja iza točke. HD 106906 b prikazan je kao žuti krug označen s 'b'. Godine 2004. pretpostavljeno je da je HD 106906 b pozadinska zvijezda. Zasluge slike: Nguyen et al, 2020.
Kada su astronomi 2004. uperili Hubblea u sustav, tražili su disk prašine, ali ga nisu pronašli, iako su gledali točno u njega. 'Disk je toliko izobličen da ga je teško prepoznati kao disk i možda je zamijenjen kao artefakt buke', rekao je Kalas.
Također su pogledali ravno u planet, ali ga nisu identificirali kao jedan. Umjesto toga, mislili su da je to pozadinska zvijezda, dijelom zato što kruži na tako velikoj udaljenosti od zvijezda sustava. 'Planet je toliko udaljen od binarne zvijezde da bi se prirodno očekivalo da se na ovoj udaljenoj lokaciji nađe pozadinska zvijezda, a ne planet', rekao je Kalas.
Sada priča prelazi na 2013. godinu kada su astronomi koristili Magellanove teleskope u zvjezdarnici Las Campanas u pustinji Atacama u Čileu za proučavanje sustava. Snimili su više slika tijekom vremena, koje su prikazivale kretanje. Kalas objašnjava: “HD 106906 (binarna zvijezda) kreće se po nebu u odnosu na udaljenije pozadinske zvijezde. Otkrili su da se HD 106906 b također kretao u istom smjeru i udaljenosti kao i binarni. To uopće nije bila pozadinska zvijezda, već divovski planet fizički povezan s binarnim.'
Ovdje se Gemini Planet Imager (GPI) ulazi u priču. GPI je iznimno napredan optički sustav na Gemini South Teleskopu u Čileu. Djeluje i spektroskopski i polarimetrijski opažanja. Njegova specijalnost je otkrivanje plinskih divova koji su relativno blizu svojim zvijezdama, nešto što drugi instrumenti mogu učiniti s poteškoćama. Također je izvrstan u proučavanju diskova materijala poput onog oko binarne zvijezde HD 106906.
Gemini Planet Imager slika diska prašine koji okružuje HD 106906. Zasluge slike: GPI/Kalas et al, 2015.
'Zatim, u istraživačkom radu koji sam vodio 2015. godine, koristili smo napredni zemaljski instrument nazvan Gemini Planet Imager za izravnu sliku diska prašine koji okružuje binarni zapis', rekao je Kalas. “Gledajući unatrag na Hubbleovu arhivu podataka, otkrio sam da je disk otkriven 11 godina ranije. Bio je to uistinu iskrivljen planetarni sustav, a ne artefakt buke.”
Zatim su tijekom 2017. i 2018. astronomi ponovno okrenuli Hubble prema HD 106906 sustavu u nastojanju da detaljnije snime sustav i njegov disk. 'Bio sam glavni istražitelj promatranja 2017.', rekao je Kalas. “U našem novom radu izmjerili smo kretanje planeta u odnosu na zvijezdu domaćina po prvi put koristeći Hubbleove podatke za 14 godina počevši od 2004. do 2018. godine. Otkrili smo da je jedna godina za HD 106906 b jednaka otprilike 15.000 godina nakon Zemlja.'
Hubbleova slika HD 106906 sustava iz 2017. HD 106906 b označen je kao žuti krug. Ostale zvijezde su iz ESA-ine misije Gaia Data Release 2, a svaka je označena posljednja četiri broja svog ID-a. Zasluge slike: Nguyen et al, 2020.
I tu priča uključuje još jedan opservatorij i njegove podatke: ESA-ina misija Gaia . Kalas objašnjava: “Njegovo sićušno kretanje tijekom 14 godina bilo bi nemoguće izmjeriti da nije bilo podataka iz druge svemirske zvjezdarnice zvane Gaia koja nam je dala točne položaje pozadinskih zvijezda, pružajući tako vrlo finu referentnu mrežu s kojom možemo mjeriti mijenja položaj tijekom vremena.”
Astronomi misle da je usporena orbita planeta posljedica njegove udaljenosti od zvijezda i slabe sile gravitacije koju djeluju na nju. Orbita je također nagnuta i izdužena, te je daleko izvan prašnjavog diska koji okružuje zvijezde. Oblik samog diska krhotina je također neobičan, što je otežavalo otkrivanje, a to je vjerojatno zbog gravitacijskog povlačenja planeta.
'Da bismo naglasili zašto je to čudno, možemo samo pogledati naš Sunčev sustav i vidjeti da svi planeti leže otprilike u istoj ravnini', objasnio je glavni autor Nguyen u priopćenje za javnost . “Bilo bi bizarno kada bi, recimo, Jupiter bio nagnut za 30 stupnjeva u odnosu na ravninu oko koje kruži svaki drugi planet. To postavlja razna pitanja o tome kako je HD 106906 b završio tako daleko na tako nagnutoj orbiti. ”
Što je uzrokovalo ovaj čudan iskrivljen disk? Vjerojatni razlog je sam planet. Možda se formirao mnogo bliže svojim zvijezdama nego što je sada, a zatim je migrirao prema van. Zatim je bio podvrgnut povlačenju plinskog diska koji okružuje zvijezde, zbog čega se njegova orbita raspada. Dakle, u početku bi se zapravo približio zvijezdama.
Ali zvijezde blizanke mogu imati složene gravitacijske sile, a te su sile vjerojatno izbacile planet iz njegovog ugodnog položaja. Gotovo je izbačen iz sustava, osuđen na lutanje međuzvjezdanim prostorom kao skitnički planet. Umjesto toga, zauzeo je ekscentričnu orbitu. Sva ta aktivnost vjerojatno je iskrivila disk prašine u njegov neobičan oblik.
Tada je, misle astronomi, prošla skitnica. Taj je susret stabilizirao orbitu HD 106906 b, a sustav je postao ono što sada vidimo. Misija Gaia također je identificirala zvijezde kandidate koje bi mogle biti odgovorne, što je pojačalo ovo objašnjenje.
Postoje paralele između HD 106906 b i hipotetskog planeta devet našeg Sunčevog sustava. U slučaju Planeta Devet, on je također mogao nastati blizu Sunca, ali je potom izbačen interakcijom s Jupiterom. Ta je interakcija vjerojatno izbacila Planet Devet u donje regije Sunčevog sustava, daleko izvan Plutonove orbite. Zvijezda u prolazu možda je igrala istu ulogu koju je igrala u orbiti HD 106906 b stabilizirajući je.
“Kao da imamo vremeplov za naš vlastiti Sunčev sustav koji ide 4,6 milijardi godina unatrag da vidimo što se moglo dogoditi kada je naš mladi Sunčev sustav bio dinamički aktivan i sve se guralo okolo i preuređivalo”, objasnio je Kalas.
Ali ostaje tvrdoglava činjenica: nema izravnih dokaza za Planet Nine. Postoje samo posredni dokazi.
Ali mnoga znanstvena dostignuća počinju s ne puno više. Neptun je otkriven matematikom, mnogo prije nego što je bilo izravnih opažanja. A otkriven je dijelom i zbog nepravilnosti u orbiti njegovog susjeda Urana. Dakle, orbitalne nepravilnosti dovele su do otkrića planeta i prije.
Šest originalnih i osam dodatnih eTNO objekata kruži s trenutnim položajima blizu njihovog perihelija u ljubičastoj boji, s hipotetskom orbitom Planeta Devet u zelenoj boji. Zasluge slike: Tomruen – Vlastiti rad, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68955415
Svoj vlastiti Sunčev sustav možemo promatrati puno lakše nego drugi, a znamo da postoji skupina tijela s neobičnim skupljenim orbitama. Može li za njih biti odgovoran Planet Devet? Može biti.
'Unatoč nedostatku detekcije planeta devet do danas, orbita planeta može se zaključiti na temelju njegovog učinka na različite objekte u vanjskom Sunčevom sustavu', objasnio je član tima Robert De Rosa iz Europskog južnog opservatorija u Santiagu, Čile. koji je vodio analizu studije. “Ovo sugerira da je planet doista odgovoran za ono što promatramo u orbitama trans-neptunski objekti , treba imati ekscentričnu orbitu nagnutu u odnosu na ravninu Sunčevog sustava. Ovo predviđanje orbite planeta devet slično je onome što vidimo s HD 106906b.”
Hipoteza Planeta Devet samo je jedno od mogućih objašnjenja. Neki astronomi misle da bi kombinirana masa eTNO-a mogla osigurati potrebnu gravitaciju za njihove orbite. Drugi predlažu da bi Planet Devet zapravo mogao biti a primordijalna crna rupa nego planeta. Drugi misle da bi ovdje mogla biti pristranost promatranja, a orbitalno grupiranje eTNO-a samo je dio slike.
Ali otkriće HD 106906 b zasigurno baca novo svjetlo na hipotezu Planeta devet. Sada znamo da veliki planet može završiti u iznimno širokoj orbiti. Zatim, možda možemo otkriti vlastito malo jato tijela HD 106906 b čije su orbite oblikovane njegovom prisutnošću. Ali to je vjerojatno izvan dosega naših zapažanja.
“Još uvijek ima puno otvorenih pitanja o ovom sustavu.”
Robert De Rosa, koautor, ESO.
Još bolje, možda ćemo zapravo promatrati Planet Devet. Ali za to ćemo možda morati pričekati još jedan skok u sposobnostima promatranja.
Što se tiče HD 106906 sustava, mogli smo tek biti na početku njegovog proučavanja, a ima puno neodgovorenih pitanja.
'Još uvijek ima puno otvorenih pitanja o ovom sustavu', dodao je De Rosa. “Na primjer, ne znamo u potpunosti gdje i kako je nastao planet. Iako smo izvršili prvo mjerenje orbitalnog kretanja, još uvijek postoje velike nesigurnosti u pogledu različitih orbitalnih parametara. Vjerojatno će i promatrači i teoretičari proučavati HD 106906 godinama koje dolaze, otkrivajući mnoge misterije ovog izvanrednog planetarnog sustava.”
Više:
- Priopćenje za javnost: Hubble identificira čudan egzoplanet koji se ponaša kao dugo traženi 'Planet devet'
- Objavljeno istraživanje: Prvo otkrivanje orbitalnog gibanja za HD 106906 b: Eksoplanet širokog razdvajanja na orbiti sličnoj planeti devet
- Svemir danas: Ako je Planet 9 primordijalna crna rupa, možda bismo mogli vidjeti baklje kada proždire komete
