Začiatkom tohto roka médiá priniesli informáciu, že americkí vedci K. Batygin a M. Brown z Kalifornského technologického inštitútu v Pasadene objavili novú planétu v slnečnej sústave. Je mimo Pluta a veľkosťou sa podobá Plutu.
Táto planéta sa točí okolo Slnka na predĺženej obežnej dráhe s frekvenciou 15 tisíc rokov. Svojím chemickým zložením je veľmi podobný Uránu a Neptúnu. Podľa vedcov bol tento objekt vyrazený z protoplanetárneho disku blízko Slnka asi pred 4,5 miliardami rokov.
Najbližšia vzdialenosť medzi touto planétou a Slnkom je asi 200 astronomických jednotiek. Vedci odhadujú maximálnu vzdialenosť na 600 - 1 200 astronomických jednotiek. Dá sa teda predpokladať, že obežná dráha planéty presahuje Kuiperov pás, kde sa nachádza Pluto.
Potvrdenie existencie nového nebeského telesa trvá päť rokov a v prípade pozitívneho výsledku sa z objaveného objektu môže stať deviata planéta slnečnej sústavy. Je potrebné povedať, že sa predtým robili aj pokusy o hľadanie Planéty X, ktoré viedli k objavu planét ako Neptún (1864) a Pluto (1930).
Astronómovia momentálne pátrajú. Ide o to, že presné súradnice novej planéty neboli stanovené, vedci iba naznačili tú časť oblohy, v ktorej sa môže nachádzať.
Po objavení iného transneptunického objektu, Sedny, v roku 2003, prišli vedci k záveru, že na okraji slnečnej sústavy sa nachádza ďalší objekt, ktorý ovplyvňuje obežné dráhy planét Kuiperovho pásu. Sedna, ktorá je od Slnka vzdialená 76 astronomických jednotiek, musí byť chránená pred vplyvom existujúcich planét. Ale keď boli objavené ďalšie transneptunické objekty (2012 GB17, 2012 VP113), bolo zrejmé, že niečo ovplyvňuje ich dráhy.
V priebehu astrofyzikálnych štúdií Batygin a Brown oznámili podobnosť dráh všetkých známych objektov nachádzajúcich sa za obežnou dráhou Neptúna vo vzdialenosti viac ako 230 astronomických jednotiek od Slnka. Vedci zároveň odhadli pravdepodobnosť náhodnej zhody dráh na nie viac ako 0,007 percenta. Dráhy tých objektov, ktoré sa nachádzajú vo väčšej vzdialenosti od Slnka ako iné transneptunické telesá, majú navyše také podobné vlastnosti, že to podľa astrofyzikov možno vysvetliť iba prítomnosťou ďalšej, deviatej, planéty slnečnej sústavy.
Vedci si sú istí, že nová planéta musí byť dostatočne vzdialená od hviezdy a musí byť masívna, aby mohla ovplyvňovať obežné dráhy všetkých transneptúnskych objektov a Sedny v tej časti vesmíru, kde gravitačné pole známych planét nepresahuje. Vedci vytvorili matematický model, ktorý opäť dokázal existenciu malých objektov, ktorých obežné dráhy sú kolmé na rovinu zvyšku slnečnej sústavy. Astrofyzici naznačili, že týmito objektmi môžu byť asteroidy Kentauri, ktoré sa nachádzajú medzi dráhami Neptúna a Jupitera. Stojí za zmienku, že skorší astronómovia nedokázali odhadnúť trajektóriu ich pohybu.
Propagačné video:
Brown a Batygin vo svojej práci zvažovali niekoľko hlavných parametrov transneptuniánskych telies. Prvým z nich je argument pericentra, teda uhol, ktorý spája orbitálny bod najbližšie k Slnku (perihélium) a samotnú hviezdu a smer od Slnka k priesečníku nebeského rovníka telom. Druhým argumentom je uhol medzi jarnou rovnodennosťou, kde hviezda pretína nebeský rovník, a smerom k stúpajúcemu uzlu. Tretím argumentom je uhol medzi ekliptikou (sklonom) a rovinou obežnej dráhy. Tieto parametre boli transformované tak, aby ukazovali, kde je perihélium obežnej dráhy a kde sa bude premietať pól obežnej dráhy.
Orbitálne póly všetkých šiestich tranneptuniánskych objektov a perihéliálnych bodov, ako ukazuje model, sú zoskupené takým spôsobom, že pravdepodobnosť ich dopadu na novú planétu je viac ako 99 percent. Zároveň má podobné charakteristiky aj ďalších trinásť telies, ktoré sú vo vzdialenosti 100 - 300 astronomických jednotiek od Slnka, avšak pravdepodobnosť zhody v tomto prípade nepresahuje päť percent. Získané údaje naznačujú hmotnosť novej planéty a konfiguráciu jej obežnej dráhy. Na stanovenie týchto charakteristík museli vedci simulovať evolučný proces rannej slnečnej sústavy. Model obsahoval 40 embryí nebeských objektov (planetesimals), ktoré sú tvorené z prachu protoplanetárneho disku.
Na vytvorenom modeli boli tieto objekty odstránené v maximálnej vzdialenosti od Slnka 150 - 550 astronomických jednotiek a ich perihélium bolo vo vzdialenosti 30 - 50 astronomických jednotiek. Vedcom bolo treba vziať do úvahy časový interval rovný 4 miliardám rokov. V priebehu svojho výskumu pozorovali, ako by sa tieto nebeské objekty správali pod vplyvom gravitačných polí známych planét a planéty X.
Vedci sa v modeli pokúsili zvoliť rôzne parametre obežnej dráhy novej planéty a umiestniť ju do rôznych vzdialeností od Slnka. Zvažovali sa tri možnosti pre hmotnosť objektu: 0,1, 1 a 10 hmotností Zeme. Vedci nakoniec dostali viac ako 190 rôznych modelov.
Výskum ukázal veľa zaujímavých vecí súvisiacich s pohybom planetizimels na obežných dráhach. Pohybujú sa na nestabilných chaotických dráhach a môžu do seba naraziť alebo vyletieť z protoplanetárneho disku. Po chvíli sa trajektórie týchto nebeských objektov stabilizujú. Astronómovia vybrali parametre dráh, ktorých perihélium bolo približne 80 astronomických jednotiek, pretože tieto nebeské telesá sú v skutočnosti k dispozícii na pozorovanie. Vedci sa rozhodli nekontrolovať jednotlivé objekty, ale okamžite skontrolovali celé rozsahy orbitálnych hodnôt.
Potom bolo náhodne vybraných 13 objektov, ktoré boli zo Slnka odstránené v maximálnej vzdialenosti. Tento náhodný výber sa uskutočnil niekoľkokrát. Zistilo sa, že len veľmi málo simulácií poskytuje nulovú pravdepodobnosť. A iba v prípade, keď sa hmotnosť Planéty X rovnala jednej alebo desaťnásobku hmotnosti Zeme, zodpovedala množina simulácií pozorovaným procesom.
Vedci tvrdia, že záhadná planéta, ak má rovnakú hmotnosť ako Zem, by mala byť od Slnka vzdialená 200 astronomických jednotiek a perihélium by malo dosiahnuť 60 astronomických jednotiek. Jednoducho povedané, nová planéta sa musí pohybovať po veľmi predĺženej trajektórii. Túto možnosť však vedci odmietli, pretože do nej nebol zahrnutý Kuiperov pás.
Ak predpokladáme, že nová planéta je desaťkrát väčšia a hmotnejšia ako Zem, potom môžete získať niekoľko celkom prijateľných možností. Vedci zároveň neuvažovali o možnostiach, pri ktorých hmotnosť novej planéty prevyšuje hmotnosť Zeme viac ako 10-násobne, a preto je potrebný ďalší výskum.
Na určenie ďalších orbitálnych parametrov vrátane orbitálneho sklonu a argumentu perihélia bola použitá 3D simulácia. Vo výsledku bolo možné zistiť, že sklon obežnej dráhy nového nebeského objektu sa môže pohybovať od 20 do 40 stupňov.
Podľa astronómov je nová planéta rovnako ako mnoho ďalších obrovských exoplanét plynovým obrom. Predtým vedci dokázali, že je možné vypočítať polomer takýchto nebeských objektov podľa ich hmotnosti vďaka existencii štatistického vzťahu medzi týmito charakteristikami, ktorý sa rovná asi 0,34. Môžete teda vypočítať približný polomer deviatej planéty v slnečnej sústave - od dvoch do deviatich polomerov Zeme. S najväčšou pravdepodobnosťou je táto planéta ľadový gigant, napríklad Urán alebo Neptún.
Je tiež potrebné poznamenať, že vedci sa pokúsili predpovedať, ktoré astronomické služby by mohli objaviť novú planétu. Nástrojmi, ktoré to umožňujú, sú pozemné ďalekohľady programu CRTS, ako aj rýchle a panoramatické ďalekohľady Survey a Pan-STARRS. Jedným z najsilnejších je japonský ďalekohľad Subaru Telescope, ktorý od roku 2015 pozoruje časť oblohy, na ktorej sa údajne nachádza väčšina obehu deviatej planéty. Je dosť možné, že po určitom čase budú vedci schopní potešiť novými informáciami o planéte X.