Isegi vaatamata kõigele, mida oleme oma päikesesüsteemi kohta õppinud, eriti viimase paarikümne aasta jooksul, seisavad teadlased endiselt silmitsi paljude vastamata küsimustega. Üks neist küsimustest puudutab nn Planeet üheksa . Planet Nine hüpotees väidab, et meie päikesesüsteemis on tohutu planeet, mis tiirleb Päikesest suurel kaugusel.
Keegi pole kunagi hüpoteesitud planeeti vaadelnud; tõendid selle kohta peituvad kehade kobaras, mis tiirleb ümber Päikese 250 korda kaugemal kui Maa. Neid objekte nimetatakse e-TNO-deks äärmuslikud Trans-Neptuuni objektid . Hüpoteesi kohaselt on nende e-TNOde ebatavaliste rühmitatud orbiitide eest vastutav Planet Nine gravitatsioon.
Nüüd on astronoomid leidnud kauge päikesesüsteemi, millel on oma planeet üheksa, ja see avastus annab hüpoteesile uue elu.
Planeet on saanud nime HD 106906 b , ja see tiirleb ümber kaksiktähe, mis asub 336 valgusaasta kaugusel. Selle mass on umbes 11 Jupiterit ja see tiirleb tähtede ümber Maa ja Päikese kaugusest enam kui 730 korda kaugemal. See on äärmiselt kauge orbiit.
Neid tulemusi tutvustav paber kannab pealkirja ' Esimene orbitaalse liikumise tuvastamine HD 106906 b jaoks: laia eraldusvõimega eksoplaneet üheksa planeedi sarnasel orbiidil. ” Esimene autor on Meiji M. Nguyen California ülikoolist Berkeleys. See on avaldatud ajakirjas The Astronomical Journal.
Selle avastuse lugu sai alguse 2004. aastal, kui Hubble esimest korda HD 106906 b. Sel ajal teati süsteemist vähe. Hubble'i vaatlused olid järelvaatlused, mille eesmärk oli saada kaudseid tõendeid selle kohta, et tähte ümbritses soe tolmuketas, ja astronoomid tahtsid selle ketta kohta rohkem teada saada.
Paul Kalas, samuti UC Berkeleyst, on üks uue artikli autoreid. Meilivahetuses ettevõttega Universe Today selgitas Kalas HD 106906 b huvitavat taustalugu. 'Esimene Hubble'i vaatlus toimus 24. juulil 2004. Eesmärk oli jälgida kaudseid tõendeid selle kohta, et kesktähte ümbritses tolmuketas, nagu meie päikesesüsteemil on asteroidivöö ja Kuiperi vöö.'
'Tollal me ei teadnud, et täht on tegelikult kaksiktäht, ega ka seda, et üks vaateväljas olev tausttäht on tõelise tausttähe asemel Päikeseväline planeet,' selgitas Kalas. 'Teadsime, et täht HD 106906 oli liiga suure infrapunakiirguse allikas ja järeldasime, et selle ümber oli soe tolmuketas.'
Mõned Hubble'i kujutised HD 106906 süsteemist aastast 2004. Ülemine on pilt enne tähe liigutamist koronograafilise täpi taha (must ring) ja pärast selle liigutamist koha taha. HD 106906 b on näidatud kollase ringina, mis on tähistatud 'b'. 2004. aastal eeldati, et HD 106906 b on taustatäht. Pildi krediit: Nguyen et al, 2020.
Kui astronoomid osutasid 2004. aastal Hubble'ile süsteemile, otsisid nad tolmuketast, kuid ei leidnud seda, kuigi vaatasid seda otse. 'Ketas on nii moonutatud, et seda on raske kettana ära tunda ja seda võib segi ajada müraartefaktiga,' ütles Kalas.
Nad vaatasid ka otse planeedile, kuid ei tuvastanud seda ühena. Selle asemel arvasid nad, et see on tausttäht, osaliselt seetõttu, et see tiirleb süsteemi tähtedest nii äärmisel kaugusel. 'Planeet on kaksiktähest nii kaugel, et sellest kaugest kohast võiks loomulikult oodata taustatähte, mitte planeeti,' ütles Kalas.
Nüüd hüppab lugu aastasse 2013, mil astronoomid kasutasid Tšiili Atacama kõrbes Las Campanase observatooriumi Magellani teleskoope süsteemi uurimiseks. Nad jäädvustasid aja jooksul mitu pilti, mis näitasid liikumist. Kalas selgitab: 'HD 106906 (kaksiktäht) liigub kaugemate taustatähtede suhtes üle taeva. Nad avastasid, et HD 106906 b liikus samuti binaarsega samas suunas ja kaugusel. See ei olnud üldse tausttäht, vaid hiiglaslik planeet, mis oli füüsiliselt seotud kahendsüsteemiga.
See on koht, kus Kaksikute planeedi pildistaja (GPI) siseneb loosse. GPI on Tšiilis asuva Gemini lõunateleskoobi ülimalt arenenud optikasüsteem. See teostab nii spektroskoopilisi kui ka polarimeetriline tähelepanekud. Selle spetsialiteet on oma tähtedele suhteliselt lähedal olevate gaasihiiglaste tuvastamine, mida muud seadmed võivad vaeva näha. Samuti sobib see suurepäraselt selliste materjalidega ketaste uurimiseks nagu kaksiktähe HD 106906 ümber.
Gemini Planet Imageri kujutis HD 106906 ümbritsevast tolmukettast. Pildi krediit: GPI/Kalas et al, 2015.
'Seejärel kasutasime 2015. aastal läbiviidud uurimistöös täiustatud maapealset instrumenti nimega Gemini Planet Imager, et binaari ümbritseva tolmuketta otse pildistada,' ütles Kalas. 'Hubble'i andmearhiivi tagasi vaadates leidsin, et ketas tuvastati 11 aastat varem. See oli tõesti pigem moonutatud planeedisüsteem kui müraartefakt.
Seejärel pöörasid astronoomid aastatel 2017 ja 2018 uuesti Hubble'i HD 106906 süsteemi poole, et süsteemi ja selle ketast üksikasjalikumalt kuvada. 'Olin 2017. aasta vaatluse juhtivuurija,' ütles Kalas. 'Meie uues töös mõõtsime esimest korda planeedi liikumist selle peremeestähe suhtes, kasutades Hubble'i 14 aasta andmeid alates 2004. aastast kuni 2018. aastani. Leidsime, et HD 106906 b puhul võrdub üks aasta ligikaudu 15 000 aastaga. Maa.'
2017. aasta Hubble'i pilt HD 106906 süsteemist. HD 106906 b on märgistatud kollase ringina. Teised tähed on pärit ESA Gaia missioonist Data Release 2, igaüks neist on märgistatud oma ID nelja viimase numbriga. Pildi krediit: Nguyen et al, 2020.
Ja see on koht, kus lugu hõlmab teist vaatluskeskust ja selle andmeid: ESA Gaia missioon . Kalas selgitab: 'Selle väikest liikumist 14 aasta jooksul oleks olnud võimatu mõõta, kui poleks olnud andmeid teisest kosmoseobservatooriumist nimega Gaia, mis andis meile täpsed tausttähtede asukohad, pakkudes seega mõõtmiseks väga peent võrdlusvõrgustikku. positsiooni muutus aja jooksul.'
Astronoomid arvavad, et planeedi aegluubis orbiit on tingitud selle kaugusest tähtedest ja nõrgast gravitatsioonijõust, mida nad sellele avaldavad. Orbiit on samuti kaldu ja piklik ning asub tähti ümbritsevast tolmusest kettast kaugel. Ka prahiketta kuju ise on ebatavaline, mis muutis selle tuvastamise keeruliseks ja seda tõenäoliselt planeedilt lähtuva gravitatsioonipuksiiri tõttu.
'Et rõhutada, miks see imelik on, võime lihtsalt vaadata oma päikesesüsteemi ja näha, et kõik planeedid asuvad ligikaudu samal tasapinnal,' selgitas juhtivautor Nguyen. Pressiteade . 'Oleks veider, kui Jupiter oleks lihtsalt 30 kraadi kaldu selle tasapinna suhtes, mille ümber tiirlevad kõik teised planeedid. See tekitab igasuguseid küsimusi selle kohta, kuidas HD 106906 b nii kaugele nii kaldse orbiidile sattus. ”
Mis selle kummalise kõverdatud ketta põhjustas? Tõenäoline põhjus on planeet ise. Võib-olla tekkis see oma tähtedele palju lähemal kui praegu ja rändas seejärel väljapoole. Seejärel tõmbas see tähti ümbritsevalt gaasikettalt alla, mis pani selle orbiidi lagunema. Nii et tegelikult oleks see alguses tähtedele lähemale jõudnud.
Kuid kaksiktähtedel võivad olla keerulised gravitatsioonijõud ja need jõud ajasid planeedi tõenäoliselt hubasest positsioonist välja. See oli peaaegu süsteemist välja visatud ja oli määratud ekslema läbi tähtedevahelise ruumi kui petturi planeedi. Selle asemel asus see ekstsentrilisele orbiidile. Tõenäoliselt muutis kogu see tegevus tolmuketta ebatavalise kujuga.
Siis, arvavad astronoomid, möödus üks petis täht. See kohtumine stabiliseeris HD 106906 b orbiidi ja süsteemist sai see, mida me praegu näeme. Gaia missioon tuvastas ka kandidaattähte, kes võisid olla vastutavad, mis tugevdas seda selgitust.
HD 106906 b ja meie enda päikesesüsteemi hüpoteetilise üheksa planeedi vahel on paralleele. Planeedi üheksa puhul võis see samuti tekkida Päikese lähedal, kuid seejärel Jupiteriga suhtlemise tõttu välja tõstetud. See interaktsioon paiskas tõenäoliselt planeedi üheksa Päikesesüsteemi alumistesse piirkondadesse, kaugel Pluuto orbiidist. Mööduv täht võis mängida sama rolli, mida ta mängis HD 106906 b orbiidil, stabiliseerides seda.
'Meil on justkui oma Päikesesüsteemi ajamasin, mis ulatub 4,6 miljardi aasta taha, et näha, mis võis juhtuda, kui meie noor päikesesüsteem oli dünaamiliselt aktiivne ja kõike tormati ja ümber korraldati,' selgitas Kalas.
Kuid kangekaelne tõsiasi jääb kindlaks: üheksa planeedi kohta pole otseseid tõendeid. On ainult kaudsed tõendid.
Kuid paljud teaduslikud arengud algavad mitte palju enamaga. Neptuun avastati matemaatika abil, ammu enne otseseid vaatlusi. Ja see avastati osaliselt tema naabri Uraani orbiidi ebakorrapärasuste tõttu. Seega on orbiidi ebakorrapärasused viinud planeetide avastamiseni varemgi.
Kuus algset ja kaheksa täiendavat eTNO objekti tiirlevad nende periheeli lähedal asuvate praeguste asukohtadega lilla, hüpoteetiline Planet Nine orbiit on roheline. Pildi krediit: Tomruen – enda töö, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68955415
Me saame oma Päikesesüsteemi vaadelda palju lihtsamini kui teisi ja teame, et seal on rühm kehasid, mille orbiidid on ebatavalised. Kas nende eest vastutab üheksa planeet? Võib olla.
'Vaatamata sellele, et üheksa planeeti pole siiani tuvastatud, saab planeedi orbiiti järeldada selle mõju põhjal Päikesesüsteemi välisosa erinevatele objektidele,' selgitas meeskonnaliige Robert De Rosa Tšiilis Santiagos asuvast Euroopa lõunaobservatooriumist. kes juhtis uuringu analüüsi. 'See viitab sellele, et kas planeet oli tõepoolest vastutav selle eest, mida me orbiitidel jälgime Trans-Neptuuni objektid , sel peaks olema ekstsentriline orbiit, mis on päikesesüsteemi tasapinna suhtes kaldu. See Planet Nine orbiidi ennustus on sarnane sellega, mida näeme HD 106906b puhul.
Planet Nine hüpotees on vaid üks võimalik seletus. Mõned astronoomid arvavad, et eTNOde kombineeritud mass võib tagada nende orbiitidele vajaliku gravitatsiooni. Teised väidavad, et üheksa planeet võiks tegelikult olla a ürgne must auk pigem kui planeet. Teised arvavad, et siin võib toimida vaatluse kallutatus ja eTNOde orbitaalne rühmitus on vaid osa pildist.
Kuid HD 106906 b avastamine heidab planeedi üheksa hüpoteesile kindlasti uut valgust. Nüüd teame, et suur planeet võib sattuda äärmiselt laiale orbiidile. Järgmisena suudame ehk tuvastada HD 106906 b enda väikese kehaparve, mille orbiidid on selle olemasolu tõttu kujundanud. Kuid see on tõenäoliselt meie tähelepanekute ulatusest väljas.
'Selle süsteemi kohta on veel palju lahtisi küsimusi.'
Robert De Rosa, kaasautor, ESO.
Veelgi parem, võib-olla jälgime planeedi üheksat. Kuid selleks peame võib-olla ootama järjekordset hüpet vaatlusvõimekuses.
Mis puutub HD 106906 süsteemi, siis selle uurimisega saime olla alles alguses ja vastuseta küsimusi on palju.
'Selle süsteemi kohta on veel palju lahtisi küsimusi,' lisas De Rosa. 'Näiteks me ei tea lõplikult, kus ja kuidas planeet tekkis. Kuigi oleme teinud esimese orbiidi liikumise mõõtmise, on erinevate orbiidi parameetrite osas endiselt suur ebakindlus. Tõenäoliselt uurivad nii vaatlejad kui ka teoreetikud HD 106906 veel aastaid, selgitades lahti selle tähelepanuväärse planeedisüsteemi paljud saladused.
Veel:
- Pressiteade: Hubble tuvastab kummalise eksoplaneedi, mis käitub nagu kauaotsitud üheksa planeet
- Avaldatud uurimustöö: Esimene orbitaalse liikumise tuvastamine HD 106906 b jaoks: laia eraldusvõimega eksoplaneet üheksa planeedi sarnasel orbiidil
- Universum täna: Kui planeet 9 on ürgne must auk, võime näha rakette, kui see tarbib komeete
