Uno sconosciuto, "oggetto di massa planetaria" invisibile può nascondersi nelle zone più esterne del nostro sistema solare, secondo una nuova ricerca sulle orbite dei pianeti minori che sarà pubblicata nel Giornale Astronomico . Questo oggetto sarebbe diverso e molto più vicino del cosiddetto Pianeta Nove, un pianeta la cui esistenza attende ancora conferma.

Nella carta, Kat Volk e Renu Malhotra del Lunar and Planetary Laboratory dell'Università dell'Arizona, o LPL, presentano prove convincenti di un corpo planetario ancora da scoprire con una massa compresa tra quella di Marte e quella della Terra. La misteriosa massa, gli autori mostrano, ha rivelato la sua presenza, per ora, solo controllando i piani orbitali di una popolazione di rocce spaziali note come oggetti della Fascia di Kuiper, o KBO, nella gelida periferia del sistema solare.

Mentre la maggior parte dei KBO - detriti lasciati dalla formazione del sistema solare - orbitano attorno al sole con inclinazioni orbitali (inclinazioni) che mediano a quello che gli scienziati planetari chiamano il piano invariabile del sistema solare, il più distante degli oggetti della fascia di Kuiper no. Il loro aereo medio, Volk e Malhotra hanno scoperto, è inclinato rispetto al piano invariabile di circa otto gradi. In altre parole, qualcosa di sconosciuto sta deformando il piano orbitale medio del sistema solare esterno.

"La spiegazione più probabile per i nostri risultati è che c'è una massa invisibile, "dice Volk, un borsista post-dottorato presso LPL e l'autore principale dello studio. "Secondo i nostri calcoli, sarebbe necessario qualcosa di così massiccio come Marte per causare la curvatura che abbiamo misurato".

La fascia di Kuiper si trova oltre l'orbita di Nettuno e si estende a poche centinaia di unità astronomiche, o AU, con un AU che rappresenta la distanza tra la Terra e il sole. Come il suo cugino del sistema solare interno, la cintura di asteroidi tra Marte e Giove, la fascia di Kuiper ospita un vasto numero di pianeti minori, per lo più piccoli corpi ghiacciati (i precursori delle comete), e alcuni pianeti nani.

Per lo studio, Volk e Malhotra hanno analizzato gli angoli di inclinazione dei piani orbitali di oltre 600 oggetti nella fascia di Kuiper al fine di determinare la direzione comune attorno alla quale questi piani orbitali precedono. La precessione si riferisce al lento cambiamento o "oscillazione" nell'orientamento di un oggetto rotante.

I KBO operano in modo analogo alle trottole, spiega Malhotra, che è Louise Foucar Marshall Science Research Professor e Regents' Professor of Planetary Sciences presso LPL.

"Immagina di avere un sacco di trottole che girano velocemente, e tu dai a ciascuno una leggera gomitata, ", dice. "Se poi fai una foto di loro, scoprirai che i loro assi di rotazione avranno orientamenti diversi, ma in media, indicheranno il campo gravitazionale locale della Terra.

"Ci aspettiamo che ogni angolo di inclinazione orbitale dei KBO abbia un orientamento diverso, ma in media, punteranno perpendicolarmente al piano determinato dal sole e dai grandi pianeti."

Se si pensasse al piano orbitale medio degli oggetti nel sistema solare esterno come un foglio, dovrebbe essere abbastanza piatto oltre i 50 AU, secondo Volk.

"Ma andando oltre da 50 a 80 AU, abbiamo scoperto che il piano medio in realtà si allontana dal piano invariabile, " spiega. "C'è una serie di incertezze per l'ordito misurato, ma non c'è più dell'1 o 2 percento di possibilità che questo ordito sia semplicemente un colpo di fortuna statistico del limitato campione osservativo di KBO".

In altre parole, l'effetto è molto probabilmente un segnale reale piuttosto che un colpo di fortuna statistico. Secondo i calcoli, un oggetto con la massa di Marte che orbita a circa 60 AU dal sole su un'orbita inclinata di circa otto gradi (rispetto al piano medio dei pianeti conosciuti) ha un'influenza gravitazionale sufficiente per deformare il piano orbitale dei KBO distanti entro circa 10 AU per entrambi i lati.

"I KBO distanti osservati sono concentrati in un anello largo circa 30 AU e sentirebbero la gravità di un tale oggetto di massa planetaria nel tempo, "Volk ha detto, "quindi ipotizzare che una massa planetaria causi la deformazione osservata non è irragionevole a quella distanza".

Ciò esclude la possibilità che l'oggetto postulato in questo caso possa essere l'ipotetico Pianeta Nove, la cui esistenza è stata suggerita sulla base di altre osservazioni. Si prevede che quel pianeta sarà molto più massiccio (circa 10 masse terrestri) e molto più lontano tra 500 e 700 UA.

"È troppo lontano per influenzare questi KBO, " Ha detto Volk. "Deve certamente essere molto più vicino di 100 AU per influenzare sostanzialmente i KBO in quell'intervallo".

Perché un pianeta, per definizione, deve aver liberato la sua orbita da pianeti minori come i KBO, gli autori si riferiscono alla massa ipotetica come a un oggetto di massa planetaria. I dati, inoltre, non escludono la possibilità che la curvatura possa derivare da più di un oggetto di massa planetaria.

Allora perché non l'abbiamo ancora trovato? Più probabilmente, secondo Malhotra e Volk, perché non abbiamo ancora cercato in tutto il cielo gli oggetti del sistema solare distanti. Il posto più probabile in cui potrebbe nascondersi un oggetto di massa planetaria sarebbe nel piano galattico, un'area così densamente popolata di stelle che i rilevamenti del sistema solare tendono ad evitarla.

"La possibilità che non abbiamo trovato un tale oggetto della giusta luminosità e distanza semplicemente a causa dei limiti dei rilevamenti è stimata in circa il 30 percento, " ha detto Volk.

Una possibile alternativa a un oggetto invisibile che potrebbe aver scompigliato il piano degli oggetti esterni della fascia di Kuiper potrebbe essere una stella che ha ronzato nel sistema solare nella storia recente (secondo gli standard astronomici), hanno detto gli autori.

"Una stella di passaggio attirerebbe tutte le 'trottole' in una direzione, " Malhotra ha detto. "Una volta che la stella è andata, tutti i KBO torneranno a precedere attorno al loro aereo precedente. Ciò avrebbe richiesto un passaggio estremamente vicino a circa 100 AU, e l'ordito verrebbe cancellato entro 10 milioni di anni, quindi non lo consideriamo uno scenario probabile".

La possibilità per l'umanità di intravedere il misterioso oggetto potrebbe arrivare abbastanza presto una volta completata la costruzione del Large Synoptic Survey Telescope. Gestito da un consorzio che include l'UA e previsto per la prima luce nel 2020, lo strumento prenderà senza precedenti, rilievi in ​​tempo reale del cielo, notte dopo notte.

"Ci aspettiamo che LSST porti il ​​numero di KBO osservati da circa 2000 a 40 attualmente, 000, " ha detto Malhotra. "Ci sono molti più KBO là fuori, semplicemente non li abbiamo ancora visti. Alcuni di loro sono troppo lontani e deboli anche per essere individuati da LSST, ma poiché il telescopio coprirà il cielo in modo molto più completo rispetto alle attuali rilevazioni, dovrebbe essere in grado di rilevare questo oggetto, se è là fuori."