ทำไมเราถึงเพิ่งค้นพบสิ่งนี้เรียกว่า 'Planet Nine'?

ในสัปดาห์นี้นักดาราศาสตร์ของคาลเทคเปิดเผยหลักฐานการค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่เก้าในระบบสุริยะ แม้ว่าจะห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าเนปจูนถึง 20 เท่า แต่สิ่งที่เรียกว่า "Planet Nine" นี้ก็มีมวลมากกว่าโลกประมาณสิบเท่า

เราพูดถึงหลักฐานแล้ว แต่ ไม่ได้พิสูจน์ เพราะ "นักฆ่าพลูโต" ไมค์บราวน์และ Konstantin Batygin ซึ่งเป็นเพื่อนร่วมงานของเขาไม่ได้สังเกตเห็นดาวเคราะห์โดยตรง เช่นเดียวกับการสืบสวนคดีอาชญากรรมที่ดีเรามีเบาะแสทั้งหมดที่ชี้ไปยังผู้ต้องสงสัยดาวเคราะห์

ตอนนี้มันเป็นเพียงเรื่องของการค้นหาหินด่า

แล้วทำไมนักดาราศาสตร์ถึงใช้เวลานานในที่สุดจึงเลือกเส้นทางของบางสิ่งที่ใหญ่เท่ากับ Planet Nine มันบินได้อย่างไรภายใต้จมูกของเราตลอดเวลา? และทำไมเราถึงยังไม่เป็นจริง พบ มัน?

มาเริ่มกันตั้งแต่ต้นและทำความรู้จักกับ Kuiper Belt ก่อน: พื้นที่ของระบบสุริยะเหนือวงโคจรของเนปจูน ดังที่บราวน์บอก ผกผัน ในวันพุธมีการกระจายออบเจกต์ต่าง ๆ รอบ ๆ แถบไคเปอร์และหมุนรอบดวงอาทิตย์ด้วยวิธีที่ไม่เหมือนใคร ไม่มีเหตุผลที่จะคิดว่าพวกเขาจะแสดงรูปแบบการเคลื่อนไหวที่คล้ายกันทุกชนิด

และในปี 2014 หนึ่งใน postdocs ของ Brown ได้ร่วมเขียนบทความที่แสดงให้เห็นว่าวัตถุที่อยู่ไกลที่สุด 13 ชิ้นใน Kuiper Belt ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์นั้นมีลักษณะคล้ายกันอย่างประหลาดหรือไม่ บราวน์สังเกตเห็นและเริ่มสังเกตวัตถุเหล่านี้ในเชิงลึกด้วย Batygin

ทั้งคู่สังเกตเห็นวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดหกจาก 13 รายการที่มีวงโคจรเป็นวงรีรอบดวงอาทิตย์ นั่นเป็นเรื่องบังเอิญที่ค่อนข้างแปลก แต่ตัววีเนียร์ก็เป็นความจริงที่ว่าวงโคจรทุกวงหันไปในทิศทางเดียวกับอวกาศ สีน้ำตาลเปรียบได้กับการเห็นหลาย ๆ มือบนนาฬิกาเดียวกันทั้งหมดชี้ไปที่หมายเลขเดียวกัน - แม้ว่ามือทั้งหมดจะเคลื่อนไหวด้วยอัตราที่ต่างกัน

นอกจากนี้วงโคจรของวัตถุทั้งหกยังเอียงอยู่ที่ประมาณ 30 องศาในทิศทางเดียวกัน มีโอกาสเกิดขึ้นเพียง 0.007 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น บางสิ่งบางอย่าง ก่อให้เกิดการรบกวนขนาดใหญ่พอที่จะส่งผลกระทบต่อวัตถุทั้งหกด้วยวิธีเดียวกัน ป้อนแนวคิดของดาวเคราะห์ดวงที่เก้า

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือการระบุรูปแบบและแนวโน้มเหล่านี้ในวัตถุที่โคจรอยู่ในอวกาศคุณต้องสังเกตพวกมันเป็นเวลานาน - อย่างน้อยที่สุดก็หลายเดือน Brown และ Batygin ใช้เวลาประมาณหนึ่งปีในการสังเกตและรวบรวมข้อมูลมากพอที่จะยืนยันรูปแบบเหล่านี้ที่จะแนะนำการมีอยู่ของดาวเคราะห์ดวงที่เก้า

เป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่าการทำโครงการดังกล่าวหมายถึงการปิดกั้นเวลาจำนวนมากสำหรับบางสิ่งที่อาจจะหรือไม่ก็ได้ ไม่มีเวลาที่ใช้ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์อย่างสิ้นเปลืองจริง ๆ หรือเปล่าประโยชน์ แต่ถ้าบราวน์และ Batygin จริง ๆ แล้วพบว่าไม่มีรูปแบบดังกล่าวผลลัพธ์จะถูกกล่าวถึงในเชิงอรรถ - ไม่ใช่กระดาษ

อย่างไรก็ตามกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นในสถานการณ์นี้คือแรงโน้มถ่วง คุณต้องการวัตถุหรือชุดของวัตถุที่สามารถใช้แรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะทำให้กลุ่มของวัตถุรวมกลุ่มกัน Brown และ Batygin ปกครองออกอย่างรวดเร็วว่าวัตถุหลายรายการเป็นสาเหตุเนื่องจากต้องมีแถบไคเปอร์ที่มีมวลมากกว่า 100 เท่าของที่มันมีอยู่จริง

คำอธิบายที่ดีที่สุดถัดไปคือดาวเคราะห์ อันยิ่งใหญ่

หากสัญชาตญาณแรกของคุณคือการคว้ากล้องดูดาวและขอแสดงความยินดีกับโลกใบนี้ขอแสดงความยินดี: คุณเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่น่ากลัว ช่องว่างคือ ใหญ่. หากคุณต้องการใช้เวลาอย่างมีประสิทธิภาพคุณต้องมีความมั่นใจมากขึ้นเกี่ยวกับสถานที่ที่จะดูว่าคุณไม่ต้องการใช้เวลาที่เหลือตลอดชีวิตของคุณจ้องมองไปที่ความมืด

นักดาราศาสตร์ทำการจำลองสถานการณ์ที่จะวางวัตถุดาวเคราะห์ในบริเวณใกล้เคียงภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันและดูว่ามีความสัมพันธ์ใดกับข้อมูลวงโคจรที่พวกเขารวบรวม พวกเขาไม่โชคดีจนกระทั่งในอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นพวกเขาทำการจำลองกับดาวเคราะห์ในวงโคจรที่ต่อต้านแนว นั่นหมายความว่าเมื่อดาวเคราะห์ที่น่าสงสัยนั้นอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด - ตำแหน่งที่เรียกว่า "ดวงอาทิตย์" (perihelion) - มันอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทาง 180 องศาจากการหมุนรอบดวงอาทิตย์ของวัตถุอื่น ๆ ที่รู้จักทั้งหมด และในการกำหนดค่านี้การจำลองจะเรียงตามข้อมูล

Brown และ Batygin คิดว่าพวกเขาทำอะไรผิด “ การตอบสนองตามธรรมชาติของคุณคือ ‘เรขาคณิตวงโคจรนี้ไม่ถูกต้อง” Batygin กล่าวในแถลงการณ์

“ สิ่งนี้ไม่เสถียรในระยะยาวเพราะสิ่งนี้จะทำให้ดาวเคราะห์และวัตถุเหล่านี้มาบรรจบกันและปะทะกันในที่สุด” Batygin กล่าว

ไม่เช่นนั้นในกรณีนี้ขอขอบคุณสิ่งที่เรียกว่าการต่อต้านค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ซึ่งวัตถุที่เข้าหากันเพื่อแลกเปลี่ยนพลังงานเพื่อป้องกันการชนกันและรักษาวงโคจรให้คงที่ Planet Nine ผลักวงโคจรเบา ๆ ของวัตถุ Kuiper Belt ที่อยู่ไกลออกไปเพื่อให้ทุกอย่างปลอดภัยและไม่มีใครได้รับบาดเจ็บ

นี่เป็นปรากฏการณ์วงโคจรที่แปลกมาก - และแน่นอนว่าไม่มีนักดาราศาสตร์คนใดที่จะคิดได้ทันทีเมื่อพยายามอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์แต่ในกรณีนี้คำอธิบายนี้ไม่ได้ให้คำอธิบายที่ถูกต้องเกี่ยวกับวิธีการและเหตุผลที่วัตถุหกชิ้นที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้เคลื่อนไปในทิศทางที่พวกเขาทำ นอกจากนี้ยังให้ความกระจ่างเกี่ยวกับสาเหตุที่ Sedna และ VP113 ซึ่งเป็นวัตถุแถบไคเปอร์อีกสองดวงในปี 2012 ไม่ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของเนปจูนในแบบที่วัตถุแถบไคเปอร์อื่น ๆ เป็นเพราะดาวเคราะห์เก้ากำลังดึงพวกมันออกจากดาวเคราะห์ดวงที่แปด

นอกจากนี้การจำลองนี้ยังจับคู่ตำแหน่งของวัตถุสี่ชิ้นอื่น ๆ ด้วยวงโคจรที่เคลื่อนที่ไปตามแนวตั้งฉากหนึ่งจากเนปจูนและอีกวัตถุหนึ่งซึ่งเรารู้ตอนนี้คือ Planet Nine

ข้อมูลทั้งหมดนี้ให้อะไรเรา โดยพื้นฐานแล้วสิ่งเดียวที่เรารู้แน่นอนคือลักษณะของวงโคจรที่ขรุขระของ Planet Nine และมันก็เป็นวงโคจรที่ค่อนข้างยาว - มันใช้เวลาประมาณ 10,000 ถึง 20,000 ปีเพื่อให้วงโคจรรอบดวงอาทิตย์เต็ม โดยรวมแล้วการพยายามค้นหา Planet Nine จะเหมือนกับการมองหาเข็มในกองหญ้า: คุณกำลังมองหาบางสิ่งที่แตกต่างกันมาก แต่ก็เป็นจุดเล็ก ๆ ในพื้นที่กว้างใหญ่

เนื่องจาก Batygin และ Brown เพิ่งเผยแพร่ผลการวิจัยของพวกเขา หากดาวเคราะห์อยู่ในวงโคจรที่ห่างไกลมากมีเพียงกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก - เช่น W.M. หอดูดาวเคกและกล้องโทรทรรศน์ซูบารุทั้งในฮาวาย - จะได้พบกับมัน หากใกล้กว่าเครื่องมือที่ทรงพลังน้อยกว่าจะมีโอกาสตรวจจับได้ก่อน

หากคุณตั้งใจจะหามันก่อนคุณควรหาทางไปยังหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์ทันที และในขณะที่คุณกำลังอยู่ให้ปัดกฎเกี่ยวกับการตั้งชื่อดาวเคราะห์!