Ez év elején a média beszámolt arról, hogy K. Batygin és M. Brown amerikai pasadenai tudósok a kaliforniai Műszaki Intézetből egy új bolygót fedeztek fel a Naprendszeren belül. A Plútón kívül van, és hasonló méretű, mint a Plútó.
Ez a bolygó a Nap körül hosszúkás pályán forog, 15 ezer éves frekvenciával. Kémiai összetételében nagyon hasonlít az Uránuszra és a Neptunuszra. A tudósok szerint ezt az objektumot mintegy 4,5 milliárd évvel ezelőtt ütötték ki a Nap közelében lévő protoplanetáris lemezről.
A bolygó és a Nap közötti legközelebbi távolság körülbelül 200 csillagászati egység. A tudósok a maximális távolságot 600-1200 csillagászati egységre becsülik. Így feltételezhető, hogy a bolygó pályája túlmutat a Kuiper övön, ahol a Plútó található.
Öt évbe telik megerősíteni egy új égitest létezését, és pozitív eredmény esetén a felfedezett tárgy a Naprendszer kilencedik bolygójává válhat. El kell mondani, hogy korábban megpróbálták megkeresni az X bolygót is, ami olyan bolygók felfedezéséhez vezetett, mint a Neptunusz (1864) és a Plútó (1930).
A csillagászok jelenleg keresnek. A helyzet az, hogy az új bolygó pontos koordinátáit nem sikerült megállapítani, a tudósok csak az égnek azt a részét jelezték, amelyben elhelyezkedhet.
Miután 2003-ban egy másik transz-neptuniai objektumot, Sednát fedeztek fel, a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a Naprendszer külterületén található egy másik objektum, amely befolyásolja a Kuiper övbolygók pályáját. A Sednát, amely 76 csillagászati egységre van a Naptól, meg kell védeni a meglévő bolygók befolyásától. De amikor más transz-neptuniai tárgyakat fedeztek fel (2012 GB17, 2012 VP113), nyilvánvalóvá vált, hogy valami befolyásolja pályájukat.
Az asztrofizikai vizsgálatok során Batygin és Brown bejelentették, hogy a Neptunusz pályáján túl, a Naptól több mint 230 asztronómiai egység távolságában található összes ismert objektum pályája hasonló. A tudósok ugyanakkor legfeljebb 0,007 százalékra becsülték a pályák véletlenszerű egybeesésének valószínűségét. Sőt, azoknak a tárgyaknak a keringése, amelyek a Naptól nagyobb távolságban helyezkednek el, mint más transz-Neptun testek, olyan hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, hogy az asztrofizikusok szerint ez csak a Naprendszer még egy, kilencedik bolygójának jelenlétével magyarázható.
Az új bolygónak - a tudósok biztosak lehetnek benne - elég messze kell lennie a csillagtól és hatalmasnak kell lennie ahhoz, hogy befolyásolja az összes transz-Neptuniai objektum és Sedna pályáját a tér azon részén, ahol az ismert bolygók gravitációs tere nem terjed ki. A tudósok létrehoztak egy matematikai modellt, amely ismét bebizonyította olyan kis tárgyak létezését, amelyek pályája merőleges a Naprendszer többi részének síkjára. Az asztrofizikusok szerint ezek az objektumok a Kentaur aszteroidák lehetnek, amelyek a Neptunusz és a Jupiter pályája között helyezkednek el. Meg kell jegyezni, hogy a korábbi csillagászok nem tudták kitalálni mozgásuk pályáját.
Promóciós videó:
Brown és Batygin munkájuk során a transzneptun testek több fő paraméterét is figyelembe vették. Ezek közül az első a pericentrikus érv, vagyis az a szög, amely összeköti a Naphoz legközelebb eső keringési pontot (perihélion) és magát a csillagot, valamint a Naptól az égi égtáj test általi metszéspontjáig tartó irányt. A második érv a tavaszi napéjegyenlőség szöge, ahol a csillag keresztezi az égi egyenlítőt, és a felmenő csomópont iránya. A harmadik érv az ekliptika (dőlés) és a pálya síkja közötti szög. Ezeket a paramétereket úgy alakítottuk át, hogy megmutassuk, hol van a pálya perihéliuma, és hol fog kinyúlni a pálya pólusa.
A modell szerint mind a hat tranneptunikus objektum és perihélium pont keringési pólusai úgy vannak csoportosítva, hogy az új bolygó rájuk gyakorolt valószínűsége meghaladja a 99 százalékot. Ugyanakkor további tizenhárom test, amelyek a Naptól 100-300 csillagászati egység távolságra vannak, szintén hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, de az egybeesés valószínűsége ebben az esetben nem haladja meg az öt százalékot. A kapott adatok jelzik az új bolygó tömegét és pályájának konfigurációját. E jellemzők meghatározásához a tudósoknak szimulálniuk kellett a korai naprendszer evolúciós folyamatát. A modell 40 égi tárgy embrióját tartalmazta (planetesimals), amelyek a protoplanetáris korong porából képződnek.
A létrehozott modellben ezeket az objektumokat a Naptól való maximális távolságra 150-550 csillagászati egység távolította el, perihéliuma pedig 30-50 csillagászati egység távolságra volt. A tudósok megfontolásra 4 milliárd évnek megfelelő időintervallumot vettek igénybe. Kutatásaik során megfigyelték, hogyan viselkednek ezek az égi tárgyak az ismert bolygók és az X bolygó gravitációs terének hatására.
A modellben a tudósok megpróbálták kiválasztani az új bolygó pályájának különböző paramétereit, különböző távolságra helyezve őket a Naptól. A tárgy tömegének három lehetőségét fontolgatták: 0,1, 1 és 10 földtömeg. Végül a tudósok több mint 190 különböző modellt kaptak.
A kutatások sok érdekes dolgot mutattak be, amelyek a bolygóimellek pályán történő mozgásával kapcsolatosak. Instabil kaotikus pályákon mozognak, és ütközhetnek egymással, vagy kirepülhetnek a protoplanetáris korongról. Egy idő után ezeknek az égitesteknek a pályája stabilizálódik. A csillagászok kiválasztották azon pályák paramétereit, amelyek perihéliuma megközelítőleg 80 csillagászati egység volt, mivel az ilyen égitestek a valóságban megfigyelhetők. A tudósok úgy döntöttek, hogy nem ellenőrzik az egyes tárgyakat, de azonnal ellenőrzik az orbitális értékek teljes tartományát.
Ezt követően véletlenszerűen 13 olyan objektumot választottak ki, amelyeket a legnagyobb távolságra eltávolítottak a Naptól. Ezt a véletlenszerű kiválasztást többször elvégezték. Nagyon kevés szimulációt találtak, amelyek nulla valószínűséget adnának. És csak abban az esetben, amikor az X bolygó tömege megegyezik a Föld tömegének tízszeresével vagy tízszeresével, a szimulációs halmaz megfelelt a megfigyelt folyamatoknak.
A tudósok azt javasolták, hogy a titokzatos bolygó, ha annak tömege megegyezik a Földdel, 200 csillagászati egységre legyen a Naptól, és a perihélion elérje a 60 csillagászati egységet. Egyszerűen fogalmazva: az új bolygónak nagyon hosszúkás pályán kell haladnia. Ezt a lehetőséget azonban a tudósok elutasították, mivel a Kuiper-öv nem volt benne.
Ha azt feltételezzük, hogy az új bolygó tízszer nagyobb és tömegesebb, mint a Föld, akkor több egészen elfogadható lehetőséget kaphat. Ugyanakkor a tudósok nem fontolgatták azokat a lehetőségeket, amelyekben az új bolygó tömege több mint 10-szer meghaladja a Föld tömegét, ezért további kutatásokra van szükség.
3D szimulációt alkalmaztunk más pályaparaméterek meghatározására, beleértve az orbitális dőlést és a perihelion argumentumot. Ennek eredményeként sikerült megállapítani, hogy egy új égitest pályájának dőlése 20 és 40 fok között mozoghat.
A csillagászok szerint, mint sok óriási exobolygó, az új bolygó is gázóriás. Korábban a tudósok képesek voltak megállapítani, hogy az ilyen égitestek sugarát tömegük alapján lehet kiszámítani, mivel e jellemzők között statisztikai összefüggés van, ami körülbelül 0,34. Így kiszámíthatja a Naprendszer kilencedik bolygójának hozzávetőleges sugarát - a Föld két-kilenc sugara között. Valószínűleg ez a bolygó egy jégóriás, például az Uránusz vagy a Neptunusz.
Azt is meg kell jegyezni, hogy a tudósok megpróbálták megjósolni, hogy mely csillagászati szolgáltatások fedezhetnek fel új bolygót. Az erre alkalmas eszközök a CRTS program földi távcsövei, valamint a Survey és a Pan-STARRS gyorsreagálású és panorámás távcsövek. Az egyik legerősebb a japán Subaru teleszkóp, amely 2015 óta figyeli az égnek azt a részét, amelyben állítólag a bolygó kilencedik pályájának nagy része található. Lehetséges, hogy egy idő után a tudósok új információkkal szolgálhatnak az X bolygóról.