Planet Nine è un teorico, pianeta gigante da scoprire nei misteriosi confini del nostro sistema solare.

La presenza del Pianeta Nove è stata ipotizzata per spiegare tutto, dall'inclinazione dell'asse di rotazione del sole all'apparente raggruppamento nelle orbite di piccoli, asteroidi ghiacciati oltre Nettuno.

Ma il pianeta nove esiste davvero?

Scoperte ai margini del nostro sistema solare

La fascia di Kuiper è un insieme di piccoli, corpi ghiacciati che orbitano attorno al sole oltre Nettuno, a distanze maggiori di 30 AU (un'unità astronomica o AU è la distanza tra la Terra e il sole). Questi oggetti della fascia di Kuiper (KBO) variano in dimensioni da grandi massi a 2, 000 km di diametro. I KBO sono piccoli frammenti di materiale planetario che non sono mai stati incorporati nei pianeti, simile alla cintura di asteroidi.

Le scoperte del sondaggio Kuiper Belt di maggior successo fino ad oggi, l'indagine sulle origini del sistema solare esterno (OSSOS), suggerire una spiegazione più subdola per le orbite che vediamo. È stato scoperto che molti di questi KBO hanno orbite molto ellittiche e inclinate, come Plutone.

Calcoli matematici e simulazioni al computer dettagliate hanno dimostrato che le orbite che vediamo nella fascia di Kuiper possono essere state create solo se Nettuno originariamente si fosse formato qualche UA più vicino al sole, e migrò verso la sua attuale orbita. La migrazione di Nettuno spiega la pervasività delle orbite altamente ellittiche nella fascia di Kuiper, e può spiegare tutte le orbite KBO che abbiamo osservato, ad eccezione di una manciata di KBO su orbite estreme che rimangono sempre almeno 10 AU oltre Nettuno.

Prova del Pianeta Nove?

Queste orbite estreme hanno fornito la prova più forte per Planet Nine. I primi che sono stati scoperti erano tutti confinati in un quadrante del sistema solare. Gli astronomi si aspettano di osservare orbite con tutti i diversi orientamenti, a meno che non ci sia una forza esterna che li confina. Trovare diversi KBO estremi su orbite puntate nella stessa direzione era un indizio che stava succedendo qualcosa. Due gruppi separati di ricercatori hanno calcolato che solo un grande, pianeta molto distante potrebbe mantenere tutte le orbite confinate a una parte del sistema solare, e nacque la teoria del Pianeta Nove.

Si teorizza che il pianeta Nove sia da cinque a dieci volte più massiccio della Terra, con un'orbita compresa tra 300-700 UA. Ci sono state diverse previsioni pubblicate per la sua posizione nel sistema solare, ma nessuno dei team di ricerca l'ha ancora scoperto. Dopo più di quattro anni di ricerche, ci sono ancora solo prove indirette a favore di Planet Nine.

La ricerca di KBO

La ricerca di KBO richiede un'attenta pianificazione, calcoli precisi e follow-up meticoloso. Faccio parte dell'OSSOS, una collaborazione di 40 astronomi provenienti da otto paesi. Abbiamo utilizzato il telescopio Canada-Francia-Hawaii per cinque anni per scoprire e tracciare più di 800 nuovi KBO, quasi raddoppiando il numero di KBO conosciuti con orbite ben misurate. I KBO scoperti da OSSOS variano da pochi chilometri a oltre 100 km, e variano nella distanza di scoperta da poche AU a oltre 100 AU, con la maggioranza a 40-42 AU nella fascia principale di Kuiper.

I KBO non emettono luce propria:questi piccoli, corpi ghiacciati riflettono solo la luce del sole. Così, i pregiudizi contro il rilevamento a distanze maggiori sono estremi:se sposti un KBO 10 volte più lontano, diventeranno 10, 000 volte più debole. E a causa delle leggi della fisica, I KBO su orbite ellittiche trascorreranno la maggior parte del loro tempo nelle parti più distanti delle loro orbite. Così, mentre è facile trovare KBO su orbite ellittiche quando sono vicini al sole e luminosi, questi KBO passano la maggior parte del tempo a essere molto più deboli e difficili da rilevare.

Ciò significa che i KBO su orbite ellittiche sono particolarmente difficili da scoprire, soprattutto quelli estremi che stanno sempre relativamente lontani dal sole. Solo alcuni di questi sono stati trovati fino ad oggi e, con gli attuali telescopi, possiamo scoprirli solo quando sono vicini al pericentro, il punto più vicino al sole nella loro orbita.

Ciò porta a un altro bias di osservazione che è stato storicamente ignorato da molte indagini KBO:i KBO in ogni parte del sistema solare possono essere scoperti solo in determinati periodi dell'anno. I telescopi terrestri sono inoltre limitati dal tempo stagionale, con scoperte meno probabili quando è nuvoloso, le condizioni piovose o ventose sono più frequenti. Scoperte di KBO sono anche molto meno probabili vicino al piano della galassia della Via Lattea, dove innumerevoli stelle rendono difficile trovare il debole, gelidi vagabondi in immagini telescopiche.

Ciò che rende unico OSSOS è che siamo molto pubblici su questi pregiudizi nelle scoperte. E poiché comprendiamo così bene i nostri pregiudizi, possiamo usare simulazioni al computer per ricostruire la vera forma della fascia di Kuiper dopo aver rimosso queste distorsioni.

Aggiustamento per i pregiudizi

OSSOS ha scoperto una manciata di nuovi KBO estremi, di cui la metà al di fuori della regione confinata, e sono statisticamente coerenti con una distribuzione uniforme. Un nuovo studio (attualmente in revisione) conferma le scoperte non cluster di OSSOS. Un team di astronomi utilizzando i dati del Dark Energy Survey (DES) ha trovato oltre 300 nuovi KBO senza raggruppamento di orbite. Quindi ora due sondaggi indipendenti, entrambi i quali hanno attentamente monitorato e riportato i loro pregiudizi osservativi nella scoperta di insiemi indipendenti di KBO estremi, non hanno trovato prove di orbite raggruppate.

Tutti i KBO estremi che erano stati scoperti prima di OSSOS e DES provenivano da sondaggi che non riportavano completamente i loro pregiudizi direzionali. Quindi non sappiamo se tutti questi KBO siano stati scoperti nello stesso quadrante del sistema solare perché in realtà sono confinati, o perché nessun sondaggio ha cercato abbastanza in profondità negli altri quadranti. Abbiamo eseguito ulteriori simulazioni che hanno mostrato che se le osservazioni vengono effettuate solo in una stagione da un telescopio, i KBO estremi verranno naturalmente scoperti solo in un quadrante del sistema solare.

Testare ulteriormente la teoria del Pianeta Nove, abbiamo esaminato in dettaglio le orbite di tutti i KBO "estremi" conosciuti e abbiamo scoperto che tutti i KBO con pericentro più alto tranne i due possono essere spiegati da effetti fisici noti. Questi due KBO sono valori anomali, ma le nostre precedenti simulazioni dettagliate al computer della fascia di Kuiper, che includeva effetti gravitazionali dal Pianeta Nove, ha prodotto una serie di KBO "estremi" con pericentri che vanno da 40 a oltre 100 AU.

Queste simulazioni prevedono che dovrebbero esserci molti KBO con pericentri grandi quanto i due valori anomali, ma anche molti KBO con pericentri più piccoli, che dovrebbe essere molto più facile da rilevare. Perché le scoperte dell'orbita non corrispondono alle previsioni? La risposta potrebbe essere che la teoria del Pianeta Nove non regge a osservazioni dettagliate.

Le nostre osservazioni con un'attenta indagine hanno scoperto KBO che non sono confinati da Planet Nine, e le nostre simulazioni mostrano che la fascia di Kuiper dovrebbe contenere orbite diverse da quelle che osserviamo se il pianeta Nove esiste. Altre teorie devono essere invocate per spiegare i KBO estremi ad alto pericentro, ma non mancano nella letteratura scientifica le teorie proposte.

Rimangono molti oggetti belli e sorprendenti da scoprire nel misterioso sistema solare esterno, ma non credo che Planet Nine sia uno di questi.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.