يعتقد العديد من علماء الفلك الآن أن الكوكب التاسع قد لا يكون موجودًا بعد كل شيء ، وإليك السبب

(معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / ر. هورت / IPAC)

الكوكب التاسع هو نظري ، غير مكتشف كوكب عملاق في المناطق البعيدة الغامضة لنظامنا الشمسي.

تم افتراض وجود الكوكب التاسع لشرح كل شيء من إمالة محور دوران الشمس الى التجمع الظاهر في مدارات الكويكبات الجليدية الصغيرة خارج نبتون.

لكن هل الكوكب التاسع موجود بالفعل؟

الاكتشافات على حافة نظامنا الشمسي

حزام كايبر عبارة عن مجموعة من الأجسام الجليدية الصغيرة التي تدور حول الشمس خلف نبتون ، على مسافات أكبر من 30 وحدة فلكية (وحدة فلكية واحدة أو AU هي المسافة بين الأرض والشمس).

يتراوح حجم أجسام حزام كايبر (KBOs) من الصخور الكبيرة إلى 2000 كيلومتر (1200 ميل) عبر. أجسام حزام كايبر هي بقايا أجزاء صغيرة من المواد الكوكبية التي لم يتم دمجها في الكواكب ، على غرار حزام الكويكبات .

الاكتشافات من أنجح مسح لحزام كويبر حتى الآن ، هو مسح أصول النظام الشمسي الخارجي (OSSOS) ، نقترح شرحًا أكثر خداعًا للمدارات التي نراها. تم اكتشاف أن العديد من أجسام حزام كايبر هذه لها مدارات بيضاوية ومائلة للغاية ، مثل بلوتو .

أظهرت الحسابات الرياضية وعمليات المحاكاة الحاسوبية التفصيلية أن المدارات التي نراها في حزام كايبر لا يمكن إنشاؤها إلا إذا شكل نبتون في الأصل بضعة وحدات فلكية أقرب إلى الشمس ، و هاجروا إلى مداره الحالي .

تشرح هجرة نبتون انتشار المدارات الإهليلجية للغاية في حزام كايبر ، ويمكن أن تشرح جميع مدارات حزام كويبر التي لاحظناها ، باستثناء حفنة من أجسام حزام كايبر الموجودة على المدارات المتطرفة التي تبقى دائمًا على الأقل 10 وحدات فلكية خارج نبتون.

دليل على الكوكب التاسع؟

قدمت هذه المدارات المتطرفة أقوى دليل على الكوكب التاسع. تم اكتشاف القلة الأولى التي تم اكتشافها كلها محصورة في ربع واحد من النظام الشمسي. يتوقع علماء الفلك مراقبة المدارات في جميع الاتجاهات المختلفة ، ما لم تكن هناك قوة خارجية تحصرها.

كان العثور على العديد من أجسام حزام كايبر المتطرفة في المدارات تشير إلى نفس الاتجاه بمثابة تلميح إلى أن شيئًا ما كان يحدث. اثنين متفرق مجموعات حسب الباحثون أن كوكبًا كبيرًا وبعيدًا جدًا فقط يمكنه إبقاء جميع المدارات محصورة في جزء من النظام الشمسي ، وولدت نظرية الكوكب التاسع.

الكوكب التاسع هو نظري أن تكون كتلة من خمسة إلى عشرة أضعاف كتلة الأرض ، مع مدار يتراوح بين 300-700 وحدة فلكية. كان هناك العديد تنبؤات منشورة إلى عن على موقعها في النظام الشمسي ، لكن لم يكتشفه أي من فرق البحث حتى الآن. بعد أكثر من أربع سنوات من البحث ، لا يزال هناك فقط دليل غير مباشر لصالح الكوكب التاسع .

البحث عن أجسام حزام كايبر

يتطلب البحث عن أجسام حزام كايبر تخطيطًا دقيقًا وحسابات دقيقة ومتابعة دقيقة. أنا جزء من OSSOS ، وهو تعاون يضم 40 عالم فلك من ثماني دول.

استخدمنا ملف تلسكوب كندا - فرنسا - هاواي أكثر من خمس سنوات لاكتشاف وتتبع أكثر من 800 من أجسام حزام كايبر الجديدة ، ما يقرب من ضعف عدد أجسام حزام كايبر المعروفة ذات المدارات المحسوبة جيدًا.

ويتراوح حجم أجسام حزام كايبر التي اكتشفها OSSOS من بضعة كيلومترات إلى أكثر من 100 كيلومتر (60 ميلاً) ، وتتراوح مسافة الاكتشاف من بضع وحدات فلكية إلى أكثر من 100 وحدة فلكية ، وتتراوح غالبيتها بين 40 و 42 وحدة فلكية في حزام كايبر الرئيسي.

لا تصدر أجسام حزام كايبر ضوءها الخاص: فهذه الأجسام الصغيرة الجليدية تعكس فقط الضوء من الشمس. وبالتالي ، فإن التحيز ضد الاكتشاف على مسافات أكبر يكون متطرفًا: إذا قمت بتحريك KBO 10 مرات بعيدًا ، فسوف يصبح خافتًا بمقدار 10000 مرة.

وبسبب قوانين الفيزياء ، فإن أجسام حزام كايبر الموجودة في المدارات الإهليلجية ستقضي معظم وقتها في الأجزاء الأبعد من مداراتها. لذلك ، في حين أنه من السهل العثور على أجسام حزام كايبر في مدارات بيضاوية عندما تكون قريبة من الشمس ومشرقة ، فإن أجسام حزام كايبر هذه تقضي معظم الوقت في كونها أضعف بكثير ويصعب اكتشافها.

هذا يعني أن أجسام حزام كايبر الموجودة في المدارات الإهليلجية يصعب اكتشافها بشكل خاص ، خاصة تلك المتطرفة التي تبقى دائمًا بعيدة نسبيًا عن الشمس.

تم العثور على عدد قليل منها فقط حتى الآن ، وباستخدام التلسكوبات الحالية ، لا يمكننا اكتشافها إلا عندما تكون بالقرب من مركز المحيط - وهي أقرب نقطة إلى الشمس في مدارها.

يؤدي هذا إلى تحيز ملاحظة آخر تم تجاهله تاريخيًا من قبل العديد من استطلاعات KBO: لا يمكن اكتشاف أجسام KBO في كل جزء من النظام الشمسي إلا في أوقات معينة من السنة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التلسكوبات الأرضية محدودة بسبب الطقس الموسمي ، حيث تقل احتمالية حدوث الاكتشافات أثناء تواتر الظروف الملبدة بالغيوم أو الأمطار أو الرياح.

كما تقل احتمالية اكتشاف أجسام حزام كايبر بالقرب من مستوى مجرة ​​درب التبانة ، حيث يجعل عدد لا يحصى من النجوم من الصعب العثور على الجليدية الباهتة في الصور التلسكوبية.

ما يجعل OSSOS فريدًا هو أننا علنيون جدًا بهذه التحيزات في الاكتشافات. ولأننا نفهم تحيزاتنا جيدًا ، يمكننا استخدام المحاكاة الحاسوبية لإعادة بناء الشكل الحقيقي لحزام كويبر بعد إزالة هذه التحيزات.

اكتشفت أجسام حزام كايبر بواسطة OSSOS و DES مدار في اتجاهات عديدة. (قاعدة بيانات Samantha Lawler / Minor Planet Center)

التكيف مع التحيزات

اكتشف OSSOS حفنة من أجسام حزام كايبر الجديدة المتطرفة ، نصفها خارج المنطقة المحصورة ، وهي كذلك متسقة إحصائيًا مع توزيع موحد. دراسة جديدة (قيد المراجعة حاليًا) يؤكد الاكتشافات غير العنقودية لـ OSSOS . قام فريق من علماء الفلك باستخدام بيانات من الطاقة المظلمة المسح (DES) وجدت أكثر من 300 من أجسام حزام كايبر الجديدة مع عدم وجود مجموعات من المدارات .

حتى الآن ، لم يعثر مسحان مستقلان - تم تتبع كلاهما بعناية والإبلاغ عن تحيزاتهما الملاحظة في اكتشاف مجموعات مستقلة من أجسام حزام كايبر المتطرفة - على أي دليل على المدارات العنقودية.

جميع أجسام حزام كايبر المتطرفة التي تم اكتشافها قبل OSSOS و DES كانت من استطلاعات لم تبلغ بشكل كامل عن تحيزاتها الاتجاهية. لذلك نحن لا نعرف ما إذا كانت كل أجسام حزام كايبر هذه قد تم اكتشافها في نفس الربع من النظام الشمسي لأنها محصورة بالفعل ، أو لأنه لم يتم البحث في العمق الكافي في الأرباع الأخرى.

أدينا عمليات محاكاة إضافية التي أظهرت أنه إذا تم إجراء الملاحظات في موسم واحد فقط من تلسكوب واحد ، فمن الطبيعي أن يتم اكتشاف أجسام حزام كايبر المتطرفة في ربع واحد فقط من النظام الشمسي.

مزيدًا من الاختبار لنظرية الكوكب التاسع ، نظرنا بالتفصيل في مدارات جميع أجسام حزام كايبر 'المتطرفة' المعروفة ووجدنا أن جميع أجسام حزام كايبر ما عدا أعلى مركزين يمكن أن تكون وأوضح بالتأثيرات الجسدية المعروفة .

إن هذين الكائنين من أجسام حزام كايبر هي قيم متطرفة ، لكن سابقتنا محاكاة حاسوبية مفصلة من حزام كايبر ، الذي تضمن تأثيرات الجاذبية من الكوكب التاسع ، أنتج مجموعة من أجسام حزام كايبر 'المتطرفة' ذات مركز يتراوح بسلاسة من 40 إلى أكثر من 100 وحدة فلكية.

تتنبأ عمليات المحاكاة هذه بأنه يجب أن يكون هناك العديد من أجسام حزام كايبر مع نسبة مركزية كبيرة مثل القيمتين الشاذتين ، ولكن أيضًا العديد من أجسام حزام كايبر ذات المراكز الأصغر ، والتي يجب أن يكون اكتشافها أسهل بكثير. لماذا لا تتطابق اكتشافات المدار مع التوقعات؟ قد تكون الإجابة هي أن نظرية الكوكب التاسع لا تصمد أمام الملاحظات التفصيلية.

اكتشفت ملاحظاتنا مع مسح دقيق أجسام حزام كايبر تلك ليست محصورة بالكوكب التاسع ، والمحاكاة التي أجريناها تظهر ذلك يجب أن يحتوي حزام كايبر على مدارات مختلفة عما نلاحظه في حالة وجود الكوكب التاسع .

يجب التذرع بنظريات أخرى لشرح أجسام حزام كايبر المتطرفة ذات نسبة عالية من المركز ، ولكن لا يوجد نقص في النظريات المقترحة في الأدبيات العلمية.

لا يزال يتعين اكتشاف العديد من الأشياء الجميلة والمدهشة في غامض النظام الشمسي الخارجي ، لكنني لا أعتقد أن الكوكب التاسع هو واحد منهم.

سامانثا لولر ، أستاذ مساعد في علم الفلك ، جامعة ريجينا .

تم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقالة الأصلية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.