Kenapa Sekarang Kita Baru Menemui 'Planet Sembilan' Ini?

Minggu ini, sepasang ahli astronomi Caltech menemui bukti planet kesembilan dalam sistem solar. Walaupun 20 kali lebih jauh dari matahari berbanding Neptunus, yang disebut "Planet Sembilan" ini juga kira-kira sepuluh kali lebih besar daripada Bumi.

Kami mengatakan bukti, tetapi bukan bukti, kerana terkenal "Pluto Killer," Mike Brown, dan rakannya, Konstantin Batygin, sebenarnya tidak mengamati planet ini secara langsung. Sebaliknya, seperti siasatan jenayah yang baik, kita mempunyai semua petunjuk yang menunjuk kepada suspek planet.

Sekarang ini hanya masalah mencari batu sial.

Oleh itu, kenapa ia mengambil masa yang lama untuk para astronom akhirnya mengambil jejak sesuatu yang sebesar Planet Sembilan? Bagaimana ia terbang di bawah hidung kita sepanjang masa? Dan kenapa kita masih tidak pernah sebenarnya dijumpai ia?

Mari kita mulakan dari awal dan mula berkenalan dengan Kuiper Belt: rantau sistem solar di luar orbit Neptunus. Seperti yang dikatakan Brown Songsang pada hari Rabu, objet yang berlainan di sekeliling Kuiper Belt diedarkan dan berputar mengelilingi matahari dengan cara tersendiri. Tidak ada sebab untuk berfikir bahawa mereka akan mempamerkan corak pergerakan serupa dalam apa jua bentuk.

Walau bagaimanapun, pada tahun 2014, salah satu daripada postdocs Brown bersama-sama menulis sebuah kertas yang menggambarkan bagaimana 13 objek yang paling jauh di Sabuk Kuiper yang mengorbit matahari adalah serupa. Brown mengambil perhatian, dan memulakan pemerhatian yang lebih mendalam objek-objek ini dengan Batygin.

Pasangan itu melihat enam yang paling jauh dari 13 objek semuanya mempunyai orbit elips di sekitar matahari. Itulah kebetulan yang agak pelik itu sendiri, tetapi bahkan pelopor adalah hakikat bahawa semua orbit juga melencong dalam arah spasial yang sama. Brown menyamakan ini untuk melihat beberapa tangan pada jam yang sama semua menunjuk ke nombor yang sama - walaupun semua tangan bergerak pada kadar yang berbeza.

Tambahan pula, orbit-orbit dari enam objek semua condong pada kira-kira 30 darjah dalam arah yang sama. Hanya ada kemungkinan 0.007 peratus yang berlaku. Sesuatu telah menyebabkan gangguan yang cukup besar yang akan menjejaskan kesemua enam objek dengan cara yang sama. Masukkan idea planet kesembilan.

Penting untuk diperhatikan di sini bahawa untuk mengenal pasti jenis corak dan trend antara objek orbital di ruang angkasa, anda perlu mengamati mereka untuk masa yang lama - sekurang-kurangnya, beberapa bulan. Brown dan Batygin membelanjakan kira-kira setahun untuk membuat pemerhatian dan mengumpul data yang mencukupi untuk mengesahkan corak-corak ini yang akan mencadangkan kewujudan planet kesembilan.

Sangat mudah untuk memahami bahawa mengambil projek sedemikian bererti menghalang banyak masa untuk sesuatu yang mungkin atau mungkin tidak dimatikan. Tidak ada masa yang dibelanjakan dalam kajian saintifik yang benar-benar sia-sia atau sia-sia, tetapi jika Brown dan Batygin sebenarnya mendapati bahawa tiada corak sedemikian wujud, hasilnya telah dibincangkan sebagai catatan kaki - bukan kertas.

Walau bagaimanapun, kunci untuk memahami apa yang sedang berlaku dalam keadaan ini adalah graviti. Anda memerlukan objek atau satu siri objek yang boleh mencetuskan graviti yang mencukupi untuk memastikan subpopulation objek dikelompokkan bersama-sama. Brown dan Batygin dengan cepat menolak bahawa banyak objek adalah sebab, kerana ini memerlukan Kuiper Belt untuk diisi 100 kali lebih banyak daripada yang sebenarnya.

Penjelasan terbaik seterusnya ialah planet. Yang besar.

Jika naluri pertama anda adalah untuk merebut teleskop dan cari planet ini, tahniah: anda akan menjadi saintis yang dahsyat. Ruang adalah besar. Sekiranya anda ingin menggunakan masa anda dengan berkesan, anda perlu lebih pasti tentang di mana untuk melihat jika anda tidak mahu menghabiskan sepanjang hayat anda menatap ke dalam kegelapan.

Para astronom menjalankan satu siri simulasi yang akan meletakkan objek planet di sekitar di bawah keadaan yang berbeza dan melihat mana yang berkaitan dengan data orbital yang mereka kumpulkan. Mereka tidak mempunyai banyak nasib sehingga, pada dasarnya kemalangan, mereka menjalankan simulasi dengan planet dalam orbit anti-aligned. Ini bermakna apabila planet yang disyaki akan berada di dekatnya dengan matahari - kedudukan yang dikenali sebagai "perihelion" - ia juga 180 darjah dari perihelion semua objek yang diketahui. Dan dalam konfigurasi ini, simulasi berbaris dengan data.

Brown dan Batygin fikir mereka melakukan sesuatu yang salah. "Respons semulajadi anda ialah 'Geometri orbit ini tidak boleh betul,' 'kata Batygin dalam satu kenyataan.

"Ini tidak boleh stabil dalam jangka panjang kerana, selepas semua, ini akan menyebabkan planet dan objek ini bertemu dan akhirnya bertembung," kata Batygin.

Tidak demikian dalam hal ini, terima kasih kepada sesuatu yang disebut rintangan gerakan-gerakan, di mana benda-benda yang menghampiri setiap energi pertukaran yang lain untuk mencegah dari bertabrakan, dan mengekalkan orbit yang stabil. Planet Sembilan perlahan-lahan menolak orbit benda Kuiper Belt jauh yang jauh supaya setiap benda selamat dan tidak ada yang terluka.

Ini adalah fenomena orbital yang amat pelik - dan pastinya tidak seorang ahli astronomi akan segera memikirkan apabila cuba menjelaskan gerakan planet.Tetapi dalam kes ini, penjelasan ini tidak hanya memberikan penjelasan yang jelas tentang bagaimana dan mengapa enam objek yang disebutkan sebelumnya bergerak seperti yang mereka lakukan. Ia juga menjelaskan mengapa Sedna dan 2012 VP113, dua objek Kuiper Belt yang lain, tidak diganggu oleh graviti oleh Neptune dengan cara lain objek Kuiper Belt - kerana Planet Nine menarik mereka dari planet kelapan.

Tambahan pula, simulasi ini juga sepadan dengan kedudukan empat objek lain dengan orbit yang bergerak di sepanjang satu garis serenjang dari Neptunus dan objek lain - yang sekarang kita kenal adalah Planet Sembilan.

Jadi apa semua data ini memberi kita? Pada asasnya, satu-satunya perkara yang kita tahu pasti adalah apa yang planet orbit kasar kelihatan seperti. Dan ia adalah orbit yang cukup lama - ia mengambil masa seperti 10,000 hingga 20,000 tahun untuk objek untuk menyelesaikan orbit penuh di sekitar matahari. Secara keseluruhannya, cuba mencari Planet Nine akan menjadi sesuatu seperti mencari jarum dalam jerami: Anda mencari sesuatu yang dengan sendirinya sangat berbeza, tetapi hanya sedikit kecil dalam luas ruang.

Oleh kerana Batygin dan Brown hanya menerbitkan penemuan mereka, perlumbaan itu pada asasnya bermula sekarang. Sekiranya planet berada di bahagian orbitnya yang sangat jauh, hanya teleskop terbesar di dunia - seperti W.M. Balai Cerap Keck dan Teleskop Subaru, kedua-duanya di Hawaii - akan mendapatinya. Jika ia lebih dekat, instrumen yang kurang berkuasa mempunyai peluang untuk melihatnya terlebih dahulu.

Jika anda berniat mencari pertama, anda lebih baik membuat jalan ke salah satu teleskop teliti ini. Dan semasa anda berada di sana, berikan peraturan untuk penamaan planet!