Los investigadores de Caltech encontrar evidencia de un real noveno planeta
investigadores de Caltech han encontrado evidencia de un planeta
gigante trazando una órbita extraña, muy alargada en el sistema solar
exterior.
El objeto, que los investigadores han apodado Planet Nueve, tiene una
masa de 10 veces la de la Tierra y orbita alrededor de 20 veces más
lejos del sol de media que hace de Neptuno (que orbita alrededor del Sol
a una distancia media de 2,8 millones de millas). De hecho, tomaría este nuevo planeta entre 10.000 y 20.000 años para hacer sólo una órbita completa alrededor del sol.
Los investigadores, Konstantin Batygin y Mike Brown , descubrieron la existencia del planeta a través de modelado por ordenador y simulaciones matemáticas, pero aún no se han observado directamente el objeto.
"Esto sería un verdadero noveno planeta", dice Brown, el profesor Richard y Barbara Rosenberg de Astronomía Planetaria. "Sólo ha habido dos verdaderos planetas descubiertos desde la antigüedad, y esto sería una tercera. Es una parte muy importante de nuestro sistema solar que todavía está ahí fuera que se encuentran, que es muy emocionante."
Castaño señala que la supuesta noveno planeta-a 5,000 veces la masa de Plutón es lo suficientemente grande como para que no debería haber ningún debate acerca de si se trata de un verdadero planeta. A diferencia de la clase de objetos más pequeños ahora conocidos como planetas enanos, Planeta Nueve domina gravitacionalmente su vecindad del sistema solar. De hecho, se domina una región más grande que cualquiera de los otros planetas conocidos, hecho que Brown dice que hace que sea "el más planeta-y de los planetas en el sistema solar entero."
Batygin y Brown describen su trabajo en la edición actual de la revista Astronomical Journal y mostrar cómo Planet Nueve ayuda a explicar una serie de características misteriosos del ámbito de objetos helados más allá de Neptuno y restos conocidos como el Cinturón de Kuiper.
"Aunque al principio estábamos bastante escéptico de que podría existir este planeta, ya que continuamos para investigar su órbita y lo que significaría para el sistema solar exterior, nos volvemos cada vez más convencido de que es por ahí", dice Batygin, profesor asistente de planetario ciencia. "Por primera vez en más de 150 años, no existe evidencia sólida de que censal planetaria del sistema solar es incompleta."
El camino hacia el descubrimiento teórico no fue sencillo. En 2014, un ex-post-doctorado de Brown, Chad Trujillo, y su colega de Scott Sheppard publicaron un artículo señalando que 13 de los objetos más distantes en el Cinturón de Kuiper son similares con respecto a una característica orbital oscuro. Para explicar esta similitud, se sugirió la posible presencia de un pequeño planeta. Castaño pensó que la solución planeta era poco probable, pero su interés se despertó.
Tomó el problema por el pasillo a Batygin, y los dos se inició lo que se convirtió en una y un años de media-larga colaboración para investigar los objetos distantes. Como un observador y un teórico, respectivamente, los investigadores se acercaron a la obra desde perspectivas muy diferentes-Brown como alguien que mira al cielo y trata de anclar todo en el contexto de lo que se ve, y Batygin como alguien que se pone dentro de la contexto de la dinámica, teniendo en cuenta cómo las cosas podrían trabajar desde un punto de vista de la física. Estas diferencias permitieron a los investigadores para desafiar las ideas de otros y considerar nuevas posibilidades. "Me volvería a llevar en algunos de estos aspectos observacionales;. Que volvería con los argumentos de la teoría, y nos gustaría empujar entre sí no creo que el descubrimiento hubiera sido posible sin que de ida y vuelta", dice Brown. "Fue tal vez el año más divertido de trabajar en un problema en el sistema solar que he tenido nunca."
Con bastante rapidez Batygin y Brown dieron cuenta de que los seis objetos más distantes de la colección original de Trujillo y de Sheppard todos siguen órbitas elípticas que apuntan en la misma dirección en el espacio físico. Esto es particularmente sorprendente, ya que los puntos extremos de sus órbitas se mueven alrededor del sistema solar, y viajan a diferentes velocidades.
"Es casi como tener seis manecillas de un reloj todo se mueve a diferentes velocidades, y cuando le sucede a mirar hacia arriba, todos están exactamente en el mismo lugar", dice Brown. Las probabilidades de tener que suceda algo así como 1 en 100, dice. Pero además de eso, las órbitas de los seis objetos son también todos inclinados de la misma manera que apunta a unos 30 grados hacia abajo en la misma dirección con respecto al plano de los ocho planetas conocidos. La probabilidad de que eso ocurra es aproximadamente 0,007 por ciento. "Básicamente no debería ocurrir al azar", dice Brown. "Así que pensamos que algo más debe estar dando forma a estas órbitas."
La primera posibilidad se investigó fue que tal vez hay algunos objetos lo suficientemente lejano cinturón de Kuiper de los cuales aún no se han descubierto, para ejercer la gravedad necesaria para mantener esa subpoblación agrupados juntos. Los investigadores rápidamente descartado esta posibilidad cuando se descubrió que este escenario requeriría el Cinturón de Kuiper tener alrededor de 100 veces la masa que tiene hoy.
Eso los dejó con la idea de un planeta. Su primer instinto fue correr simulaciones que implican un planeta en una órbita distante que rodeaba las órbitas de los seis objetos del Cinturón de Kuiper, que actúa como un lazo gigante para disputar ellas en su alineación. Batygin dice que casi funciona, pero no proporciona las excentricidades observadas con precisión. "Cerca, pero no puro", dice.
Entonces, efectivamente por accidente, Batygin y Brown dieron cuenta de que si funcionaran sus simulaciones con un planeta masivo en un anti-alineados órbita una órbita en la que la máxima aproximación del planeta al sol, o perihelio, es de 180 grados al otro lado del perihelio de todos los demás objetos y conocidos planetas distantes los objetos del Cinturón de Kuiper en la simulación supone que la alineación que realmente se observa.
"Su respuesta natural es 'Esta geometría orbital no puede estar bien. Esto no puede ser estable en el largo plazo, porque, después de todo, esto haría que el planeta y que estos objetos se encuentran y chocan con el tiempo,'" dice Batygin. Pero a través de un mecanismo conocido como resonancia media-motion, la órbita anti-alineados del noveno planeta en realidad impide que los objetos del Cinturón de Kuiper de chocar con ella y los mantiene alineados. Como objetos en órbita se aproximan entre sí intercambian energía. Así, por ejemplo, por cada cuatro órbitas del planeta hace nueve, un objeto del cinturón de Kuiper distante podría completar nueve órbitas. Ellos nunca colisionan. En lugar de ello, al igual que uno de los padres mantener el arco de un niño en un columpio con empujes periódicos, Planeta Nueve empuja las órbitas de los objetos del cinturón de Kuiper distantes de tal manera que su configuración en relación con el planeta se conserva.
"Sin embargo, yo era muy escéptico", dice Batygin. "Nunca había visto algo como esto en la mecánica celeste."
Pero poco a poco, a medida que los investigadores investigaron características y consecuencias del modelo adicionales, llegaron a ser persuadidos. "Una buena teoría no sólo debe explicar cosas que se dispuso a explicar. Es de esperar que debe explicar las cosas que no se propuso para explicar y hacer predicciones que son comprobables," dice Batygin.
Y de hecho la existencia del planeta Nueve ayuda a explicar algo más que la alineación de los objetos del cinturón de Kuiper distantes. También proporciona una explicación para las misteriosas órbitas que dos de ellos rastro. El primero de estos objetos, llamado Sedna, fue descubierto por Brown en 2003. A diferencia de las variedades estándar de los objetos del cinturón de Kuiper, que conseguir gravitacionalmente "expulsados" por Neptuno y luego regresar de nuevo a él, Sedna nunca se pone muy cerca de Neptuno. Un segundo objeto como Sedna, conocido como 2012 VP113, se anunció por Trujillo y Sheppard en 2014. Batygin y Brown encontró que la presencia del Planeta Nueve en su órbita propuesta produce naturalmente objetos Sedna-como mediante la adopción de un objeto estándar del cinturón de Kuiper y poco a poco tirando a la basura en una órbita menos conectado a Neptuno.
Una consecuencia predicha del Planeta Nueve es que también debe existir un segundo conjunto de objetos confinados. Estos objetos son forzados en posiciones en ángulo recto con Planet Nueve y en órbitas que son perpendiculares al plano del sistema solar. Cinco objetos conocidos (azul) se ajustan a esta predicción precisa.
Crédito: Caltech / R. Hurt (IPAC) [Diagrama se ha creado usando WorldWide Telescope.]
Pero la verdadera sorpresa para los investigadores fue el hecho de que
sus simulaciones también predijeron que habría objetos en el Cinturón de
Kuiper en órbitas inclinadas de forma perpendicular al plano de los
planetas. Batygin mantuvo pruebas para encontrar estos en sus simulaciones y los llevó a Brown. "De repente me di cuenta de que hay objetos por el estilo", recuerda Brown.
En los últimos tres años, los observadores han identificado cuatro
objetos trazando órbitas más o menos a lo largo de una línea
perpendicular desde Neptuno y un objeto a lo largo de otra.
"Hemos trazado hasta las posiciones de los objetos y sus órbitas, y que
se correspondía exactamente las simulaciones", dice Brown. "Cuando nos encontramos con que, mi mandíbula especie de caer al suelo."
"Cuando la simulación alinea los objetos del Cinturón de Kuiper distantes y creó objetos como Sedna, pensamos que es una especie de increíble-matas dos pájaros de un tiro", dice Batygin. "Pero con la existencia del planeta también explicar estas órbitas perpendiculares, no sólo se puede matar dos pájaros, también está tomando abajo de un ave que no se dio cuenta, estaba sentado en un árbol cercano."
¿De dónde provienen de nueve Planeta y cómo se terminan en el sistema solar exterior? Los científicos han creído durante mucho tiempo que el sistema solar primitivo comenzó con cuatro núcleos planetarios que iban a agarrar todo el gas a su alrededor, formando los cuatro planetas Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno gas. Con el tiempo, las colisiones y las eyecciones de ellos formados y los trasladaron a su ubicación actual. "Pero no hay ninguna razón por la que no podría haber sido cinco núcleos, en lugar de cuatro," dice Brown. Nueve planeta podría representar ese quinto núcleo, y si se pusiera demasiado cerca de Júpiter o Saturno, podría haber sido expulsado en su órbita distante, excéntrica.
Batygin y Brown continúan refinando sus simulaciones y aprender más acerca de la órbita del planeta y su influencia en el sistema solar distante. Mientras tanto, Brown y otros colegas han comenzado a buscar el cielo en busca Planet Nueve. Sólo se conoce órbita áspera del planeta, no la ubicación precisa del planeta en el que trayectoria elíptica. Si el planeta pasa a estar cerca de su perihelio, Brown dice, los astrónomos deben ser capaces de detectar en las imágenes captadas por las encuestas anteriores. Si está en la parte más distante de su órbita, voluntad Hawaii serán necesarios telescopios más grandes-tales del mundo como los telescopios gemelos de 10 metros en el Observatorio WM Keck y el Telescopio Subaru, todo en Mauna Kea, para verlo. Si, sin embargo, Planeta Nueve se encuentra ahora en cualquier lugar en el medio, muchos telescopios tienen una oportunidad de encontrarlo.
"Me encantaría encontrarlo", dice Brown. "Pero también sería perfectamente feliz si alguien lo encontró. Es por eso que estamos publicación de este documento. Esperamos que otras personas van a buscar inspiración y empieza a buscar."
En términos de entender más acerca del contexto del sistema solar en el resto del universo, Batygin dice que en un par de maneras, esta novena planeta que parece como un bicho raro como a nosotros realmente haría que nuestro sistema solar sea más similar a los otros sistemas planetarios que los astrónomos están descubriendo alrededor de otras estrellas. En primer lugar, la mayor parte de los planetas alrededor de otras estrellas similares al Sol tienen ninguna sola gama-orbital es que, algunos orbitan extremadamente cerca de sus estrellas anfitrionas, mientras que otros siguen órbitas excepcionalmente distantes. En segundo lugar, los planetas más comunes alrededor de otras estrellas oscilan entre 1 y 10 masas terrestres.
"Uno de los descubrimientos más sorprendentes sobre otros sistemas planetarios ha sido que el tipo más común de planeta por ahí tiene una masa entre la de la Tierra y la de Neptuno", dice Batygin. "Hasta ahora, hemos pensado que el sistema solar se carece de este tipo más común de planeta. Tal vez estamos más normal después de todo."
Brown, conocido por el importante papel que desempeñó en la degradación de Plutón de un planeta a un planeta enano añade: "Todas aquellas personas que están locos que Plutón ya no es un planeta puede ser encantados de saber que hay un verdadero planeta cabo es todavía que se encuentran ", dice. "Ahora podemos ir a buscar a este planeta y hacer que el sistema solar tiene nueve planetas, una vez más."
El documento se titula "La evidencia de un planeta distante gigante en el Sistema Solar."
Los investigadores, Konstantin Batygin y Mike Brown , descubrieron la existencia del planeta a través de modelado por ordenador y simulaciones matemáticas, pero aún no se han observado directamente el objeto.
"Esto sería un verdadero noveno planeta", dice Brown, el profesor Richard y Barbara Rosenberg de Astronomía Planetaria. "Sólo ha habido dos verdaderos planetas descubiertos desde la antigüedad, y esto sería una tercera. Es una parte muy importante de nuestro sistema solar que todavía está ahí fuera que se encuentran, que es muy emocionante."
Castaño señala que la supuesta noveno planeta-a 5,000 veces la masa de Plutón es lo suficientemente grande como para que no debería haber ningún debate acerca de si se trata de un verdadero planeta. A diferencia de la clase de objetos más pequeños ahora conocidos como planetas enanos, Planeta Nueve domina gravitacionalmente su vecindad del sistema solar. De hecho, se domina una región más grande que cualquiera de los otros planetas conocidos, hecho que Brown dice que hace que sea "el más planeta-y de los planetas en el sistema solar entero."
Batygin y Brown describen su trabajo en la edición actual de la revista Astronomical Journal y mostrar cómo Planet Nueve ayuda a explicar una serie de características misteriosos del ámbito de objetos helados más allá de Neptuno y restos conocidos como el Cinturón de Kuiper.
"Aunque al principio estábamos bastante escéptico de que podría existir este planeta, ya que continuamos para investigar su órbita y lo que significaría para el sistema solar exterior, nos volvemos cada vez más convencido de que es por ahí", dice Batygin, profesor asistente de planetario ciencia. "Por primera vez en más de 150 años, no existe evidencia sólida de que censal planetaria del sistema solar es incompleta."
El camino hacia el descubrimiento teórico no fue sencillo. En 2014, un ex-post-doctorado de Brown, Chad Trujillo, y su colega de Scott Sheppard publicaron un artículo señalando que 13 de los objetos más distantes en el Cinturón de Kuiper son similares con respecto a una característica orbital oscuro. Para explicar esta similitud, se sugirió la posible presencia de un pequeño planeta. Castaño pensó que la solución planeta era poco probable, pero su interés se despertó.
Tomó el problema por el pasillo a Batygin, y los dos se inició lo que se convirtió en una y un años de media-larga colaboración para investigar los objetos distantes. Como un observador y un teórico, respectivamente, los investigadores se acercaron a la obra desde perspectivas muy diferentes-Brown como alguien que mira al cielo y trata de anclar todo en el contexto de lo que se ve, y Batygin como alguien que se pone dentro de la contexto de la dinámica, teniendo en cuenta cómo las cosas podrían trabajar desde un punto de vista de la física. Estas diferencias permitieron a los investigadores para desafiar las ideas de otros y considerar nuevas posibilidades. "Me volvería a llevar en algunos de estos aspectos observacionales;. Que volvería con los argumentos de la teoría, y nos gustaría empujar entre sí no creo que el descubrimiento hubiera sido posible sin que de ida y vuelta", dice Brown. "Fue tal vez el año más divertido de trabajar en un problema en el sistema solar que he tenido nunca."
Con bastante rapidez Batygin y Brown dieron cuenta de que los seis objetos más distantes de la colección original de Trujillo y de Sheppard todos siguen órbitas elípticas que apuntan en la misma dirección en el espacio físico. Esto es particularmente sorprendente, ya que los puntos extremos de sus órbitas se mueven alrededor del sistema solar, y viajan a diferentes velocidades.
"Es casi como tener seis manecillas de un reloj todo se mueve a diferentes velocidades, y cuando le sucede a mirar hacia arriba, todos están exactamente en el mismo lugar", dice Brown. Las probabilidades de tener que suceda algo así como 1 en 100, dice. Pero además de eso, las órbitas de los seis objetos son también todos inclinados de la misma manera que apunta a unos 30 grados hacia abajo en la misma dirección con respecto al plano de los ocho planetas conocidos. La probabilidad de que eso ocurra es aproximadamente 0,007 por ciento. "Básicamente no debería ocurrir al azar", dice Brown. "Así que pensamos que algo más debe estar dando forma a estas órbitas."
La primera posibilidad se investigó fue que tal vez hay algunos objetos lo suficientemente lejano cinturón de Kuiper de los cuales aún no se han descubierto, para ejercer la gravedad necesaria para mantener esa subpoblación agrupados juntos. Los investigadores rápidamente descartado esta posibilidad cuando se descubrió que este escenario requeriría el Cinturón de Kuiper tener alrededor de 100 veces la masa que tiene hoy.
Eso los dejó con la idea de un planeta. Su primer instinto fue correr simulaciones que implican un planeta en una órbita distante que rodeaba las órbitas de los seis objetos del Cinturón de Kuiper, que actúa como un lazo gigante para disputar ellas en su alineación. Batygin dice que casi funciona, pero no proporciona las excentricidades observadas con precisión. "Cerca, pero no puro", dice.
Entonces, efectivamente por accidente, Batygin y Brown dieron cuenta de que si funcionaran sus simulaciones con un planeta masivo en un anti-alineados órbita una órbita en la que la máxima aproximación del planeta al sol, o perihelio, es de 180 grados al otro lado del perihelio de todos los demás objetos y conocidos planetas distantes los objetos del Cinturón de Kuiper en la simulación supone que la alineación que realmente se observa.
"Su respuesta natural es 'Esta geometría orbital no puede estar bien. Esto no puede ser estable en el largo plazo, porque, después de todo, esto haría que el planeta y que estos objetos se encuentran y chocan con el tiempo,'" dice Batygin. Pero a través de un mecanismo conocido como resonancia media-motion, la órbita anti-alineados del noveno planeta en realidad impide que los objetos del Cinturón de Kuiper de chocar con ella y los mantiene alineados. Como objetos en órbita se aproximan entre sí intercambian energía. Así, por ejemplo, por cada cuatro órbitas del planeta hace nueve, un objeto del cinturón de Kuiper distante podría completar nueve órbitas. Ellos nunca colisionan. En lugar de ello, al igual que uno de los padres mantener el arco de un niño en un columpio con empujes periódicos, Planeta Nueve empuja las órbitas de los objetos del cinturón de Kuiper distantes de tal manera que su configuración en relación con el planeta se conserva.
"Sin embargo, yo era muy escéptico", dice Batygin. "Nunca había visto algo como esto en la mecánica celeste."
Pero poco a poco, a medida que los investigadores investigaron características y consecuencias del modelo adicionales, llegaron a ser persuadidos. "Una buena teoría no sólo debe explicar cosas que se dispuso a explicar. Es de esperar que debe explicar las cosas que no se propuso para explicar y hacer predicciones que son comprobables," dice Batygin.
Y de hecho la existencia del planeta Nueve ayuda a explicar algo más que la alineación de los objetos del cinturón de Kuiper distantes. También proporciona una explicación para las misteriosas órbitas que dos de ellos rastro. El primero de estos objetos, llamado Sedna, fue descubierto por Brown en 2003. A diferencia de las variedades estándar de los objetos del cinturón de Kuiper, que conseguir gravitacionalmente "expulsados" por Neptuno y luego regresar de nuevo a él, Sedna nunca se pone muy cerca de Neptuno. Un segundo objeto como Sedna, conocido como 2012 VP113, se anunció por Trujillo y Sheppard en 2014. Batygin y Brown encontró que la presencia del Planeta Nueve en su órbita propuesta produce naturalmente objetos Sedna-como mediante la adopción de un objeto estándar del cinturón de Kuiper y poco a poco tirando a la basura en una órbita menos conectado a Neptuno.
Una consecuencia predicha del Planeta Nueve es que también debe existir un segundo conjunto de objetos confinados. Estos objetos son forzados en posiciones en ángulo recto con Planet Nueve y en órbitas que son perpendiculares al plano del sistema solar. Cinco objetos conocidos (azul) se ajustan a esta predicción precisa.
Crédito: Caltech / R. Hurt (IPAC) [Diagrama se ha creado usando WorldWide Telescope.]
"Cuando la simulación alinea los objetos del Cinturón de Kuiper distantes y creó objetos como Sedna, pensamos que es una especie de increíble-matas dos pájaros de un tiro", dice Batygin. "Pero con la existencia del planeta también explicar estas órbitas perpendiculares, no sólo se puede matar dos pájaros, también está tomando abajo de un ave que no se dio cuenta, estaba sentado en un árbol cercano."
¿De dónde provienen de nueve Planeta y cómo se terminan en el sistema solar exterior? Los científicos han creído durante mucho tiempo que el sistema solar primitivo comenzó con cuatro núcleos planetarios que iban a agarrar todo el gas a su alrededor, formando los cuatro planetas Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno gas. Con el tiempo, las colisiones y las eyecciones de ellos formados y los trasladaron a su ubicación actual. "Pero no hay ninguna razón por la que no podría haber sido cinco núcleos, en lugar de cuatro," dice Brown. Nueve planeta podría representar ese quinto núcleo, y si se pusiera demasiado cerca de Júpiter o Saturno, podría haber sido expulsado en su órbita distante, excéntrica.
Batygin y Brown continúan refinando sus simulaciones y aprender más acerca de la órbita del planeta y su influencia en el sistema solar distante. Mientras tanto, Brown y otros colegas han comenzado a buscar el cielo en busca Planet Nueve. Sólo se conoce órbita áspera del planeta, no la ubicación precisa del planeta en el que trayectoria elíptica. Si el planeta pasa a estar cerca de su perihelio, Brown dice, los astrónomos deben ser capaces de detectar en las imágenes captadas por las encuestas anteriores. Si está en la parte más distante de su órbita, voluntad Hawaii serán necesarios telescopios más grandes-tales del mundo como los telescopios gemelos de 10 metros en el Observatorio WM Keck y el Telescopio Subaru, todo en Mauna Kea, para verlo. Si, sin embargo, Planeta Nueve se encuentra ahora en cualquier lugar en el medio, muchos telescopios tienen una oportunidad de encontrarlo.
"Me encantaría encontrarlo", dice Brown. "Pero también sería perfectamente feliz si alguien lo encontró. Es por eso que estamos publicación de este documento. Esperamos que otras personas van a buscar inspiración y empieza a buscar."
En términos de entender más acerca del contexto del sistema solar en el resto del universo, Batygin dice que en un par de maneras, esta novena planeta que parece como un bicho raro como a nosotros realmente haría que nuestro sistema solar sea más similar a los otros sistemas planetarios que los astrónomos están descubriendo alrededor de otras estrellas. En primer lugar, la mayor parte de los planetas alrededor de otras estrellas similares al Sol tienen ninguna sola gama-orbital es que, algunos orbitan extremadamente cerca de sus estrellas anfitrionas, mientras que otros siguen órbitas excepcionalmente distantes. En segundo lugar, los planetas más comunes alrededor de otras estrellas oscilan entre 1 y 10 masas terrestres.
"Uno de los descubrimientos más sorprendentes sobre otros sistemas planetarios ha sido que el tipo más común de planeta por ahí tiene una masa entre la de la Tierra y la de Neptuno", dice Batygin. "Hasta ahora, hemos pensado que el sistema solar se carece de este tipo más común de planeta. Tal vez estamos más normal después de todo."
Brown, conocido por el importante papel que desempeñó en la degradación de Plutón de un planeta a un planeta enano añade: "Todas aquellas personas que están locos que Plutón ya no es un planeta puede ser encantados de saber que hay un verdadero planeta cabo es todavía que se encuentran ", dice. "Ahora podemos ir a buscar a este planeta y hacer que el sistema solar tiene nueve planetas, una vez más."
El documento se titula "La evidencia de un planeta distante gigante en el Sistema Solar."
Escrito por Kimm Fesenmaier
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