มีหรือไม่มี Planet 9 หรือไม่ มีดาวเคราะห์ดวงหนึ่งอยู่รอบนอกของระบบสุริยะของเราด้วยมวลเพียงพอที่จะอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่อยู่ห่างไกลได้หรือไม่? หรือแผ่นดิสก์ของวัสดุน้ำแข็งเป็นผู้รับผิดชอบ? ยังไม่มีหลักฐานโดยตรงของดาวเคราะห์ 9 ที่แท้จริง แต่สิ่งที่มีมวลมากพอจะส่งผลกระทบต่อวงโคจรของวัตถุในระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกล
การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าแผ่นวัตถุที่เป็นน้ำแข็งทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่แปลกประหลาดของวัตถุระบบสุริยะรอบนอกและเราไม่จำเป็นต้องประดิษฐ์ดาวเคราะห์ดวงอื่นเพื่ออธิบายการเคลื่อนไหวเหล่านั้น การศึกษามาจาก
ศาสตราจารย์ Jihad Touma จากมหาวิทยาลัยอเมริกันแห่งเบรุตและ
Antranik Sefilian นักศึกษาปริญญาเอกสาขาวิชาคณิตศาสตร์ประยุกต์และฟิสิกส์เชิงทฤษฎีของเคมบริดจ์ ผลลัพธ์ของพวกเขาถูกตีพิมพ์ในวารสาร Astronomical Journal
ความคิดเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นที่อยู่ไกลที่สุดในระบบสุริยะของเรานั้นน่าสนใจมาก มันรวมพลังนักผจญภัยในพวกเราทุกคน และสำหรับนักดาราศาสตร์หรือนักดาราศาสตร์ที่อาจค้นพบในที่สุดมันก็จะเป็นความสำเร็จที่ยอดเยี่ยม ใครไม่อยากจะเป็นที่รู้จักในฐานะผู้ค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่ทั้งหมดในระบบสุริยะของเราเอง มันน่าตื่นเต้นกว่าการเป็นคนที่ยืนยันมวลของวัสดุน้ำแข็งในที่สุด
เมื่อนักดาราศาสตร์ได้ศึกษาและทำความเข้าใจระบบสุริยะที่ห่างไกลได้ดีขึ้นพวกเขาจึงพบวัตถุมากขึ้นเรื่อย ๆ ในช่วง 15 ปีที่ผ่านมานักดาราศาสตร์ได้ค้นพบวัตถุทรานส์เนปจูนอล (TNOs) ประมาณ 30 ชิ้นที่เดินทางไปยังวงโคจรที่มีวงรีสูง คนล่าสุดคือ "The Goblin" ร่างกายที่มีวงโคจรที่รับได้ถึง 2,400 AUs จากดวงอาทิตย์
เนื่องจากร่างกายเหล่านี้ไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงกับดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะจึงต้องมีมวลรวมอื่น ๆ ที่มีรูปร่างที่โคจรของพวกมัน และในขณะที่คำอธิบายของดาวเคราะห์ 9 ได้รับแรงดึงดูดตลอดหลายปีที่ผ่านมาไม่มีหลักฐานโดยตรงว่าดาวเคราะห์มีหน้าที่สร้างวงโคจรที่แปลกประหลาดเหล่านี้
“ สมมติฐาน The Planet Nine เป็นสิ่งที่น่าสนใจ แต่ถ้ามีดาวเคราะห์ดวงที่เก้าตั้งสมมติฐานอยู่มันก็จะสามารถหลีกเลี่ยงการตรวจจับได้”
ศึกษาผู้เขียนร่วม Antranik Sefilian นักศึกษาปริญญาเอกสาขาวิชาคณิตศาสตร์ประยุกต์และฟิสิกส์เชิงทฤษฎีของเคมบริดจ์
การศึกษาใหม่เสนอว่าแผ่นของวัตถุที่เป็นน้ำแข็งมีหน้าที่ในการโคจรรอบวงรีของวัตถุที่อยู่ไกลออกไป ไม่ใช่ทฤษฎีแรกที่แนะนำสิ่งนี้ แต่เป็นทฤษฎีแรกที่สามารถอธิบายวงโคจรที่สังเกตได้ในขณะเดียวกันก็สามารถอธิบายมวลและแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์แปดดวงในระบบสุริยะของเราได้
30 TNO ที่เดินทางไปสู่วงโคจรที่มีวงรีสูงเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่ม TNO และวัตถุขนาดใหญ่ที่ประกอบเป็นแถบไคเปอร์ แถบไคเปอร์ถูกสร้างขึ้นจากวัสดุที่เหลือจากการก่อตัวของระบบสุริยะ วัตถุเหล่านี้ส่วนใหญ่เดินทางเป็นเส้นทางเกือบเป็นวงกลมรอบดวงอาทิตย์ แต่ 30 ที่ไม่ได้เดินทางไปกับวงโคจรเกือบกลมนั้นมีการวางแนวอวกาศที่แตกต่างกันและต้องมีคำอธิบาย
คำอธิบายที่พูดถึงมากที่สุดคือ Planet Nine Planet Nine จะต้องมีขนาดใหญ่กว่าโลกประมาณ 10 เท่า ดาวเคราะห์ดวงนี้ซึ่งซ่อนตัวอยู่ในที่มืดมิดของระบบสุริยะจะนำพาศพทั้ง 30 นี้ไปสู่วงโคจรที่ผิดปกติของพวกมัน
ปัญหาคือยังไม่มีใครตรวจพบว่าเป็น Planet Nine และเป็นที่รู้จักโดยเฉพาะผลที่สังเกตได้
“ สมมติฐานของดาวเคราะห์เก้าเป็นสิ่งที่น่าสนใจ แต่ถ้ามีดาวเคราะห์ดวงที่เก้าที่มีสมมติฐานมันก็สามารถหลีกเลี่ยงการตรวจจับได้” Antranik Sefilian ผู้ร่วมเขียนนักศึกษาปริญญาเอกในภาควิชาคณิตศาสตร์ประยุกต์และทฤษฎีฟิสิกส์ของเคมบริดจ์กล่าว “ เราต้องการที่จะดูว่าอาจจะมีอีกอย่างที่น่าทึ่งน้อยกว่าและอาจจะดูเป็นธรรมชาติมากกว่านี้เป็นสาเหตุของการโคจรผิดปกติที่เราเห็นใน TNO บางแห่ง เราคิดว่าแทนที่จะปล่อยให้ดาวเคราะห์ดวงที่เก้าแล้วกังวลเกี่ยวกับการก่อตัวและวงโคจรที่ผิดปกติทำไมไม่เพียงแค่คำนึงถึงแรงโน้มถ่วงของวัตถุขนาดเล็กที่ประกอบเป็นแผ่นดิสก์ที่อยู่นอกวงโคจรของเนปจูนและดูว่ามันทำอะไรกับเรา”
การศึกษาใหม่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของแบบจำลองรายละเอียดของระบบสุริยะและการสังเกตการณ์ของระบบสุริยะอื่น ๆ
Touma และ Sefilian ได้จำลองพลวัตเชิงพื้นที่เต็มรูปแบบของ TNO ด้วยการรวมกันของดาวเคราะห์ชั้นนอกยักษ์และแผ่นดิสก์ขนาดใหญ่ที่ขยายออกไปมากกว่าเนปจูน พวกเขาคำนวณแบบจำลองที่สามารถอธิบายวงโคจรรอบวงรีที่กระจัดกระจายเป็นเชิงพื้นที่ของ 30 TNO พวกเขายังระบุช่วงมวลและรูปร่างสำหรับแผ่นน้ำแข็งของวัสดุ นอกจากนี้พวกเขายังสามารถบังคับให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในทิศทางของมัน (หรืออัตรา precession) ซึ่งทำซ้ำวงโคจร TNO ที่ซื่อสัตย์
“ ถ้าคุณลบดาวเคราะห์เก้าตัวออกจากแบบจำลองและอนุญาตให้มีวัตถุขนาดเล็กจำนวนมากกระจัดกระจายไปทั่วบริเวณกว้างแหล่งท่องเที่ยวที่รวมกันระหว่างวัตถุเหล่านั้นสามารถอธิบายได้อย่างง่ายดายถึงวงโคจรประหลาดที่เราเห็นใน TNOs บางแห่ง” Sefilian กล่าว Gates Cambridge Scholar และสมาชิกของ Darwin College
ดังนั้นกรณีปิด? ไม่มาก
“ แม้ว่าเราจะไม่มีหลักฐานเชิงสังเกตการณ์โดยตรงสำหรับแผ่นดิสก์ แต่เราก็ไม่ได้มีไว้สำหรับ Planet Nine ซึ่งเป็นสาเหตุที่เราตรวจสอบความเป็นไปได้อื่น ๆ ”
Antranik Sefilian
มันเป็นเรื่องง่ายที่จะเสนอดาวเคราะห์ดวงอื่นที่ยังไม่ถูกค้นพบของมวลที่เหมาะสมเพื่ออธิบายวงโคจรที่สังเกตได้เหล่านี้ แต่จนถึงขณะนี้ดาวเคราะห์ดังกล่าวได้หลีกเลี่ยงการตรวจจับ แต่ในทางกลับกันแผ่นดิสก์ของทฤษฎีวัสดุแข็งเป็นทุกข์จากสิ่งเดียวกัน มันง่ายพอที่จะเสนอและสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จซึ่งสนับสนุนทฤษฎีดิสก์น้ำแข็งอย่างน้อยก็พิสูจน์ได้ว่าเป็นไปได้ แต่มันยังไม่ได้รับการตรวจพบ
ในความเป็นจริงความพยายามก่อนหน้านี้ในการประมาณมวลของวัตถุน้ำแข็งนอกเนปจูนได้รวมมวลของโลกประมาณหนึ่งในสิบเท่านั้นยังไม่เพียงพอที่จะอธิบายถึงกลุ่มของวงโคจรที่แปลกประหลาดนี้ แบบจำลองที่สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์สองคนที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่นี้ต้องการมวลมากกว่านั้นเป็นสิบเท่า
นี่คือที่การสังเกตระบบสุริยะอื่นเข้ามาเล่น
“ ปัญหาคือเมื่อคุณสังเกตดิสก์จากภายในระบบมันแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นสิ่งทั้งหมดในคราวเดียว”
Antranik Sefilian
“ เมื่อทำการสำรวจระบบอื่นเรามักจะศึกษาดิสก์รอบดาวฤกษ์แม่เพื่ออนุมานคุณสมบัติของดาวเคราะห์ใด ๆ ในวงโคจรรอบ ๆ มัน” Sefilian กล่าว “ ปัญหาคือเมื่อคุณสังเกตดิสก์จากภายในระบบมันแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นสิ่งทั้งหมดในคราวเดียว แม้ว่าเราจะไม่ได้มีหลักฐานเชิงสังเกตการณ์โดยตรงสำหรับแผ่นดิสก์ แต่เราก็ไม่ได้มีไว้สำหรับ Planet Nine ซึ่งเป็นสาเหตุที่เราตรวจสอบความเป็นไปได้อื่น ๆ อย่างไรก็ตามมันเป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าการสำรวจแถบไคเปอร์นั้นคล้ายคลึงกับดาวฤกษ์อื่นรวมถึงแบบจำลองการก่อตัวดาวเคราะห์เผยให้เห็นประชากรเศษซากจำนวนมหาศาลที่เหลืออยู่”
ระบบสุริยจักรวาลอื่น ๆ มีดิสก์ของวัตถุน้ำแข็งที่ตกค้างจากการก่อตัวของมันด้วยมวลเพียงพอที่จะอธิบายถึงการโคจรของวัตถุที่เป็นวงรีวงรีบนขอบของระบบ อาจเป็นเช่นเดียวกันในระบบสุริยะของเรา? มีทั้งวัสดุที่เป็นน้ำแข็งและ Planet 9 หรือไม่?
เซฟิเลียนคิดอย่างนั้น “ เป็นไปได้ว่าทั้งสองสิ่งอาจเป็นจริง - อาจมีแผ่นดิสก์ขนาดใหญ่และดาวเคราะห์ดวงที่เก้า ด้วยการค้นพบ TNO ใหม่แต่ละครั้งเรารวบรวมหลักฐานเพิ่มเติมที่อาจช่วยอธิบายพฤติกรรมของพวกเขา”
นักวิทยาศาสตร์มุ่งมั่นที่จะเปิดเผยหลักฐานบางครั้งเกิดขึ้นพร้อมกันและบางครั้งก็ไม่เห็นด้วยอย่างรุนแรงปรากฏอยู่ในฉบับนี้
การศึกษาโดยเฉพาะอย่างยิ่งการแนะนำและบทสรุปนำเสนอและอ้างอิงการศึกษาอื่น ๆ ที่สนับสนุนและไม่เห็นด้วยกับเรื่องนี้ เรายังอยู่ในช่วงแรกของการทำความเข้าใจระบบสุริยะที่ห่างไกลในรายละเอียดที่ยอดเยี่ยม ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังมากขึ้นซึ่งจะออนไลน์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าและด้วยคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังกว่าและวิธีการสังเกตที่ปรับปรุงแล้วมันเป็นเพียงเรื่องของเวลาก่อนที่วงโคจรแปลก ๆ ของวัตถุที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้จะถูกอธิบายในที่สุด
แหล่งที่มา:
- รายงานการวิจัย: การเลี้ยงแกะในแผ่นจารึกด้วยตนเองของวัตถุทรานส์ - เนเปียน
- แถลงข่าว: วงโคจรลึกลับในวงนอกสุดของระบบสุริยะซึ่งไม่ได้เกิดจาก 'Planet Nine' นักวิจัยกล่าว
- บทความจากนิตยสาร Space: ดาวเคราะห์แคระใหม่ที่พบในเขตชานเมืองของระบบสุริยะให้นักดาราศาสตร์กระสุนเพื่อค้นหาหลักฐานของดาวเคราะห์ 9
- Caltech Press Release: นักวิจัยของ Caltech ค้นหาหลักฐานของดาวเคราะห์ดวงที่เก้าจริง
- รายงานการวิจัย: หลักฐานสำหรับดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยจักรวาล
