Bulan ini, bukti baru dihadirkan untuk keberadaan benda angkasa yang diramalkan pada 2016 oleh Konstantin Batygin dan Michael Brown. "Attic" secara singkat menceritakan tentang berita terbaru dari ras astronom untuk mendapatkan hak menuliskan nama mereka dalam sejarah inventarisasi sistem planet kita yang berusia berabad-abad.
"Ada delapan planet di tata surya" - pernyataan ini mungkin tidak lagi benar dalam beberapa tahun. Para astronom menerima lebih banyak bukti tidak langsung yang mendukung keberadaan planet kesembilan yang jauh di luar orbit Neptunus.
Hipotesis keberadaan planet lain di tata surya telah berulang kali diajukan sejak penemuan Uranus pada tahun 1781. Pada tahun 1846, Neptunus ditemukan, dan pada tahun 1930 keberadaan Pluto (dalam status planet hingga tahun 2006, sekarang menjadi planet kerdil) telah dikonfirmasi, dan kedua kali para ilmuwan mengidentifikasi benda langit melalui pengaruhnya terhadap orbit planet yang sudah dikenal. Sepanjang waktu berikutnya, pencarian berbagai jenis anomali dalam gerakan planet dan asteroid dilakukan dengan cukup aktif, tetapi pada akhir abad ke-20, minat pada "planet-X" mereda.
Pada 1990-an, model tata surya dilengkapi dengan sabuk Kuiper, ditambah dengan cakram yang tersebar di luar orbit Neptunus. Planet terestrial, sabuk asteroid, raksasa gas, sabuk Kuiper dan, mungkin, awan Oort yang lebih luas dan tipis - dalam model ini, seperti yang mulai diyakini banyak orang, tidak ada tempat untuk planet lain.
Dekat dan tidak terlihat
Pada 2016, astronom Amerika Konstantin Batygin dan Michael Brown mengajukan hipotesis bahwa ada planet lain kesembilan di belakang sabuk Kuiper. Asumsi mereka didasarkan pada analisis beberapa objek orbit yang sangat jauh di sabuk Kuiper, seperti Sedna, misalnya, yang karena suatu alasan bergerak melintasi langit dalam bidang dan satu arah yang sama. Setelah berbulan-bulan memodelkan dan memeriksa data dengan data yang sebenarnya, para astronom telah sampai pada kesimpulan yang mengejutkan bahkan untuk diri mereka sendiri: sangat jauh di luar Neptunus ada benda langit lain dengan massa sekitar sepuluh Bumi dan tidak mendekati Matahari lebih dekat dari 280 unit astronomi. Dan inilah yang meregangkan dan meluruskan orbit tubuh sabuk Kuiper yang "aneh" ini.
Diagram yang menunjukkan orbit Planet Sembilan (oranye) dan orbit beberapa objek trans-Neptunus (merah muda). Ilustrasi: MagentaGreen / Wikimedia.
Video promosi:
Dalam artikel mereka, Batygin dan Brown mencatat bahwa menemukan planet kesembilan bukanlah tugas yang paling mudah. Karena jarak yang jauh ke objek hipotetis ini, itu harus sangat redup sehingga hanya dapat dilihat melalui teleskop dengan diameter cermin beberapa meter - ini sesuai dengan tingkat observatorium yang layak, yang, biasanya, dimuat dengan tugas lain. Pencarian planet raksasa di pinggiran tata surya ternyata secara teknis lebih sulit daripada mendeteksi eksoplanet yang berpuluh-puluh tahun cahaya dari Bumi, tetapi selain pengamatan langsung, para ilmuwan juga memiliki metode tidak langsung.
Salah satunya adalah pencarian objek trans-Neptunus baru dan perbandingan orbitnya dengan prediksi model Batygin-Brown. Para astronom berpendapat bahwa pengaruh gravitasi planet kesembilan tidak hanya mengirimkan beberapa benda sabuk Kuiper dalam perjalanan panjang mengelilingi Matahari, tetapi juga mengarah pada kemiringan orbit yang luar biasa besar dari sejumlah objek lain. Kadang-kadang sehingga mereka mulai berputar tegak lurus dengan ekliptika dari sisa planet di sistem kita.
Misalnya, objek BP519 2015, alias "Kacang Mete", yang dijelaskan dalam artikel yang baru-baru ini diterbitkan oleh kelompok astronom internasional, cocok dengan model Batygin-Brown. Ia memiliki kemiringan orbit yang sangat tinggi, yang, bagaimanapun, belum memungkinkan kita untuk dengan yakin mengatakan bahwa planet kesembilan benar-benar ada. Para penulis penemuan ini dengan hati-hati menulis tentang "menambahkan bukti tidak langsung yang mendukung planet baru", dan Batygin dan Brown tidak lama sebelumnya yang menyajikan sejumlah penyempurnaan pada hipotesis yang dinyatakan sebelumnya: pemodelan baru berbagai skenario untuk evolusi sabuk Kuiper menunjukkan bahwa pengaruh planet kesembilan mengarah pada munculnya banyak objek trans-Neptunus dengan orbit yang sangat memanjang - dan ini sesuai dengan pengamatan.
Diagram lain dari orbit planet kesembilan (lingkaran hijau berlabel P9) dan banyak orbit objek trans-Neptunus yang sangat memanjang. Lingkaran biru memanjang - Orbit kacang mete. Setiap kotak di latar belakang - 100 unit astronomi. Gambar: Tomruen / wikimedia commons.
Menurut Konstantin Batygin, "objek yang baru ditemukan, 2015 BP519, persis seperti yang diprediksikan oleh model teoretis planet kesembilan." Dalam komentarnya kepada Attic, dia mencatat bahwa "ini adalah konfirmasi fantastis dari gambar yang kami harapkan untuk dilihat berdasarkan pemodelan numerik," namun, masih terlalu dini untuk membicarakan tentang penemuan terakhir sebuah planet baru. Daftar bukti keberadaannya berkembang secara harfiah di depan mata kita, tetapi hanya beberapa foto dengan objek bergerak yang ditandai di atasnya yang akan mengakhiri masalah ini. Batygin dan Brown telah memperoleh waktu pengamatan di teleskop besar berbasis darat Subaru, yang menurut Batygin, adalah salah satu instrumen terbaik untuk menemukan planet kesembilan. Selain itu, upaya dilakukan untuk menggunakan gambar dari teleskop luar angkasa WISE,dan sejak 2017, proyek Backyard Worlds: Planet 9 telah bekerja, di mana setiap orang dapat mencoba menemukan benda langit ini dalam gambar, jadi mungkin tidak lama lagi menunggu.
Terus?
Tidak adanya tabrakan konstan Bumi dengan asteroid selama miliaran tahun terakhir dapat dikaitkan dengan raksasa gas. Mereka, pergi ke orbitnya sekarang, "membersihkan" sektor sistem planet kita dari berbagai puing kecil (menurut kriteria astronomi). Tetapi jika Jupiter atau bahkan Neptunus benar-benar memengaruhi Bumi setidaknya dengan menyingkirkan bencana planet biasa, lalu bagaimana dengan benda yang jaraknya sepuluh kali lebih jauh?
Astronom Rusia Vladimir Surdin dalam komentarnya kepada Attic mencatat bahwa penemuan setiap planet baru memengaruhi pemahaman kita tentang nasib tata surya, yang masih samar hingga hari ini. "Faktanya, penelitian baru saja dimulai," kata ilmuwan itu dan menambahkan bahwa "di pinggiran tata surya, dalam kegelapan, Tuhan tahu apa." Benda-benda yang mengisi katalog astronom oleh ratusan ditemukan pada jarak yang relatif kecil dari Matahari, tetapi bahkan sebuah planet raksasa di belakang sabuk Kuiper memiliki setiap kesempatan untuk bersembunyi dari pengamat untuk waktu yang sangat lama dan muncul hanya dengan efek gravitasi tidak langsung.
Skema: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Secara lahiriah, planet kesembilan, jika memang ada, seharusnya mirip dengan dua raksasa gas yang terjauh dari Matahari. “Planet dengan massa super-Bumi akan mirip dengan Uranus dan Neptunus, tetapi bahkan lebih dingin,” kata Surdin. Kedua benda langit ini kadang-kadang disebut "raksasa es" karena diduga adanya inti es berbatu tanpa lapisan hidrogen metalik yang diharapkan dari Yupiter dan Saturnus. Namun, hanya satu pesawat ruang angkasa, Voyager 2, yang telah mengunjungi Uranus dan Neptunus di sepanjang sejarah umat manusia, sehingga para ilmuwan memiliki data observasi yang lebih sedikit daripada yang mereka inginkan.
Planet kesembilan, bahkan pada perihelion, praktis tidak dapat diakses untuk penyelidikan penelitian dengan mesin roket. Voyager menjauh dari Matahari pada 117 dan 140 AU. - terlepas dari kenyataan bahwa mereka diluncurkan pada tahun 1977. Terbang bahkan sampai titik 200 AU. dibutuhkan setidaknya setengah abad dari bintang kita, dan mengurangi periode ini ke batas yang wajar jelas akan membutuhkan teknologi baru yang fundamental seperti layar surya. Bahkan menggabungkan reaktor nuklir dengan mesin ion dalam konfigurasi yang secara kasar mirip dengan fasilitas nuklir kelas megawatt Rusia tidak akan memungkinkan untuk mencapai target dalam waktu kurang dari satu dekade. Dan ketika planet berada di aphelion, kali ini meningkat secara signifikan.
Uranus dan Neptunus, citra NASA. Seperti yang Anda lihat, raksasa es memiliki penampilan yang sangat berbeda: misalnya, campuran kecil metana (sekitar 1%) membuat Neptunus jauh lebih biru.
Deteksi langsung planet kesembilan akan mengkonfirmasi kebenaran Batygin dan Brown, akan memungkinkan untuk mengklarifikasi sejarah tata surya, tetapi benda langit ini sendiri, bahkan dengan pengenalan teleskop generasi baru, hampir tidak akan tetap lebih dari satu titik dalam foto. Planet kesembilan "di halaman belakang" tata surya secara paradoks lebih sulit untuk dipelajari daripada Jupiter panas di dekat bintang lain, tetapi ini akan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang perilaku objek yang telah lama dikenal.
Dari kertas ke komputer
Neptunus adalah planet pertama yang ditemukan "di ujung bulu" - berdasarkan perhitungan dan analisis gerakan Uranus, yang bergerak dengan kecepatan variabel karena tarikan eksternal. Namun, semakin besar jarak antara benda-benda langit dan semakin besar jumlah benda-benda ini, semakin sulit menghitung lintasannya. Fisikawan dan matematikawan mengetahui bahwa masalah rotasi dua benda di sekitar pusat massa yang sama relatif mudah diselesaikan dan jawabannya berupa persamaan dengan deskripsi orbit yang tepat, tetapi kombinasi tiga benda jauh lebih sulit untuk dihitung. Secara khusus, sistem yang terdiri dari tiga benda atau lebih tidak memiliki solusi analitis, yaitu tidak mungkin untuk mendapatkan rumus yang menjelaskan gerakan mereka dalam waktu yang lama.
Evolusi tata surya menurut model Nice. Biru menunjukkan orbit Uranus, biru - Saturnus, sedangkan oranye dan hijau sama dengan Saturnus dengan Jupiter. Menurut model ini, Uranus dan Neptunus bertukar tempat dan di sepanjang perjalanan semua planet raksasa "membersihkan" sistem planet dari benda-benda kecil. Model ini memiliki sejumlah modifikasi - misalnya, menunjukkan adanya raksasa gas lain, yang terlempar seluruhnya ke ruang antarbintang. Gambar: AstroMark / Wikimedia.
Pemodelan tata surya dilakukan hanya dengan metode perkiraan. Dengan pengeluaran sumber daya komputasi yang cukup besar, dimungkinkan untuk menghitung pergerakan elemen sistem dengan akurasi yang diperlukan secara sewenang-wenang, tetapi terkadang penyimpangan yang dapat diabaikan dari kondisi awal menyebabkan perilaku model yang sama sekali berbeda setelah beberapa waktu. Efek ini dikenal masyarakat umum sebagai "efek kupu-kupu". Pergerakan planet dan asteroid, serta perilaku massa udara, tunduk pada efek ini, sehingga rekonstruksi sejarah tata surya sama sekali tidak kalah kompleksnya dengan ramalan cuaca untuk waktu yang lama. Dan upaya untuk menghitung planet hipotetis sebanding dengan tugas memprediksi semua konsekuensi badai - di sini Anda harus menghadapi kekurangan informasi yang akurat dan kurangnya daya komputasi.
Sebelum munculnya komputer modern, menghitung gerakan ribuan benda pada saat yang sama tetap menjadi masalah yang hampir tidak terpecahkan. Munculnya model Nice, yang menggambarkan perilaku raksasa gas setelah pembentukannya dari cakram gas dan debu, dimungkinkan oleh komputer. Argumen untuk planet kesembilan juga didasarkan pada perhitungan yang tidak dapat dilakukan dengan kertas dan pena. Penemuan planet kesembilan, jika itu terjadi, bukan hanya pengulangan sejarah Neptunus atau Pluto, tetapi sejarah baru yang tidak mungkin terjadi seratus tahun yang lalu.
Alexey Tymoshenko
