في العشرين من كانون الثاني (يناير) 2016 ، أعلن الباحثان كونستانتين باتيجين ومايكل براون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أنهما عثرا على دليل يشير إلى وجود كوكب هائل على حافة النظام الشمسي. استنادًا إلى النمذجة الرياضية والمحاكاة الحاسوبية ، توقعوا أن هذا الكوكب سيكون أرضًا خارقة ، بحجم الأرض بمرتين إلى أربعة أضعاف وكتلة 10 أضعاف. وقدروا أيضًا أنه ، نظرًا لبعدها ومدارها الإهليلجي للغاية ، سيستغرق الأمر ما بين 10000 إلى 20000 سنة للدوران حول الشمس.
منذ ذلك الوقت ، استجاب العديد من الباحثين بدراساتهم الخاصة حول احتمال وجود هذا 'الكوكب 9' الغامض. يأتي أحد أحدثها من جامعة أريزونا ، حيث يوجد فريق بحث من مختبر القمر والكواكب قد أشارت إلى أن الانحراف الشديد من بعيد كائنات حزام كايبر (KBOs) قد تشير إلى أنها عبرت مسارات مع كوكب ضخم في الماضي.
لبعض الوقت الآن ، كان من المفهوم أن هناك عددًا قليلاً من أجسام حزام كايبر المعروفة التي تختلف ديناميكياتها عن تلك الموجودة في أجسام الحزام الأخرى. بينما تتحكم جاذبية الكواكب الغازية العملاقة في مداراتها الحالية (على وجه الخصوص نبتون ) ، فإن أعضاء معينين من مجموعة الأقراص المتناثرة في حزام كايبر لديهم مدارات متقاربة بشكل غير عادي.
مدارات نبتون (أرجواني) ، سيدنا (أرجواني داكن) ، سلسلة من أجسام حزام كايبر (سماوي) ، والكوكب الافتراضي 9 (برتقالي). الائتمان: معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / R. هيرت (IPAC)
عندما أعلن باتيجين وبراون لأول مرة عن النتائج التي توصلوا إليها في يناير ، أشاروا إلى أن هذه الأجسام بدت متجمعة للغاية فيما يتعلق بمواقع الحضيض الشمسي والطائرات المدارية. علاوة على ذلك ، أظهر حساباتهم أن احتمالية حدوث ذلك بالصدفة كانت منخفضة للغاية (حسبوا الاحتمال 0.007٪).
بدلاً من ذلك ، افترضوا أنه كان كوكبًا غريب الأطوار بعيدًا كان مسؤولاً عن الحفاظ على مدارات أجسام حزام كايبر هذه. من أجل القيام بذلك ، يجب أن يكون الكوكب المعني أكبر بعشر مرات من كتلة الأرض ، وأن يكون له مدار يقع تقريبًا على نفس المستوى (ولكن مع نقطة حضيض موجهة 180 درجة بعيدًا عن تلك الموجودة في أجسام حزام كايبر).
مثل هذا الكوكب لم يقدم فقط تفسيرًا لوجود الحضيض الشمسي المرتفع سيدنا الأجسام الشبيهة - أي الكواكب التي لها مدارات شديدة الانحراف حول الشمس. قد يساعد أيضًا في توضيح مصدر الأجسام البعيدة والميل للغاية في النظام الشمسي الخارجي ، نظرًا لأن أصولها لم تكن واضحة حتى هذه النقطة.
في ورقة بعنوان ' تحلق على كوكب بعيد به أجسام شديدة الرنين في حزام كايبر '، نظر فريق البحث بجامعة أريزونا - والذي ضم البروفيسور رينو مالهوترا ، والدكتورة كاثرين فولك ، وشيانيو وانغ - إلى الأشياء من زاوية أخرى. إذا كان الكوكب 9 في الواقع يعبر مسارات مع أجسام حزام كايبر معينة شديدة الانحراف ، فقد اعتقدوا أن ذلك كان رهانًا جيدًا على أن مداره يتوافق مع هذه الأجسام.
بلوتو وجماعته في حزام كويبر الجليدي الغني بالكويكبات خارج مدار نبتون. الائتمان: ناسا
لكسرها ، يتم إخراج الأجسام الصغيرة من النظام الشمسي طوال الوقت بسبب مواجهات مع أجسام أكبر تشوش مداراتها. من أجل تجنب التعرض للقذف ، تحتاج الأجسام الأصغر إلى الحماية بواسطة الرنين المداري. في حين أن الأجسام الأصغر والأكبر قد تمر داخل المسار المداري لبعضها البعض ، إلا أنها ليست قريبة بما يكفي لتتمكن من ممارسة تأثير كبير على بعضها البعض.
هذه هي الطريقة بلوتو ظلت جزءًا من النظام الشمسي ، على الرغم من وجود مدار غريب الأطوار يعبر مسار نبتون بشكل دوري. على الرغم من أن نبتون وبلوتو يعبران مدار بعضهما البعض ، إلا أنهما ليسا قريبين بما يكفي من بعضهما البعض لدرجة أن تأثير نبتون سيجبر بلوتو على الخروج من نظامنا الشمسي. وباستخدام نفس المنطق ، افترضوا أن أجسام حزام كويبر التي فحصها باتيجين وبراون قد تكون في صدى مداري مع الكوكب 9.
كما قال الدكتور مالهوترا ، فولك ووانغ لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني:
'أجسام حزام كايبر المتطرفة التي نتحرى عنها في ورقتنا تختلف عن غيرها لأن لها جميعًا مدارات إهليلجية بعيدة جدًا ، لكن أقرب نهج لها من الشمس ليس قريبًا بدرجة كافية بالنسبة لها للتفاعل بشكل هادف مع نبتون. إذن لدينا هذه الأجسام الستة المرصودة والتي لا تتأثر مداراتها حاليًا بالكواكب المعروفة في نظامنا الشمسي. ولكن إذا كان هناك كوكب آخر غير مراقب يقع على بعد بضع مئات من الاتحاد الأفريقي من الشمس ، فستتأثر هذه الأجسام الستة بهذا الكوكب '.
بعد فحص الفترات المدارية لأجسام حزام كايبر الستة - Sedna ، 2010 GB174 ، 2004 VN112 ، 2012 VP113 ، و 2013 GP136 - خلصوا إلى أن كوكبًا افتراضيًا له فترة مدارية تبلغ حوالي 17117 عامًا (أو محور شبه رئيسي يبلغ حوالي 665 AU) ، سيكون لها نسب الفترة اللازمة مع هذه العناصر الأربعة. يقع هذا ضمن المعايير التي قدّرها باتيجين وبراون للفترة المدارية للكوكب (10000 - 20000 سنة).
رسم تخطيطي يوضح التباعد بين كواكب الأنظمة الشمسية والمدارات المتقاربة بشكل غير عادي لستة من أكثر أجسام حزام كايبر بعدًا و 'الكوكب 9' المحتمل. الائتمان: Caltech / nagualdesign
قدم تحليلهم أيضًا اقتراحات بشأن نوع صدى الكوكب مع أجسام حزام كايبر المعنية. في حين أن الفترة المدارية لسيدنا سيكون لها صدى 3: 2 مع الكوكب ، فإن 2010 GB174 سيكون في رنين 5: 2 ، 2994 VN112 في 3: 1 ، 2004 VP113 في 4: 1 ، و 2013 GP136 في 9: 1. هذا النوع من الأصداء ببساطة غير محتمل بدون وجود كوكب أكبر.
قال فريق البحث: 'لكي يكون الرنين ذا مغزى ديناميكيًا في النظام الشمسي الخارجي ، فأنت بحاجة إلى أن يمتلك أحد الأجسام كتلة كافية ليكون له تأثير جاذبي قوي على الآخر'. 'أجسام حزام كايبر المتطرفة ليست ضخمة حقًا بما يكفي لتكون في صدى مع بعضها البعض ، ولكن حقيقة أن فتراتها المدارية تقع على طول نسب بسيطة قد تعني أن كل منها يتناغم مع جسم هائل غير مرئي.'
ولكن ربما يكون الأمر الأكثر إثارة هو أن النتائج التي توصلوا إليها يمكن أن تساعد في تضييق نطاق الموقع المحتمل للكوكب 9. نظرًا لأن كل صدى مداري يوفر علاقة هندسية بين الأجسام المعنية ، يمكن أن تساعد التكوينات الرنانة لأجسام حزام كايبر هذه في توجيه علماء الفلك إلى المكان الصحيح في نظامنا الشمسي للعثور عليه.
لكن بالطبع ، تعترف مالهوترا وزملاؤها بحرية أنه لا يزال هناك العديد من المجهول ، ومن الضروري إجراء المزيد من المراقبة والدراسة قبل تأكيد الكوكب 9:
'هناك الكثير من الشكوك هنا. إن مدارات هذه الأجسام المتطرفة في حزام كويبر ليست معروفة جيدًا لأنها تتحرك ببطء شديد في السماء وقد لاحظنا فقط أجزاء صغيرة جدًا من حركتها المدارية. لذلك قد تختلف فترات مداراتها عن التقديرات الحالية ، مما قد يجعل بعضها غير متوافق مع الكوكب الافتراضي. يمكن أيضًا أن يكون مجرد صدفة أن الفترات المدارية للأجسام مرتبطة ؛ لم نلاحظ الكثير جدًا من هذه الأنواع من الكائنات ، لذلك لدينا مجموعة محدودة من البيانات للعمل معها. '
تقديرات المناطق 'المحتملة' و 'المحتملة' للكوكب التاسع. بواسطة علماء فرنسيين بناءً على دراسة متأنية لمدار زحل وباستخدام نماذج رياضية. المصدر: CNRS و Cote d’Azur و Paris. الائتمان: بوب كينغ
في النهاية ، سيتعين على علماء الفلك وبقية منا ببساطة انتظار المزيد من الملاحظات والحسابات. لكن في غضون ذلك ، أعتقد أنه يمكننا أن نتفق جميعًا على أن احتمال وجود كوكب 9 هو بالتأكيد أمر مثير للاهتمام! بالنسبة لأولئك الذين نشأوا وهم يفكرون في أن النظام الشمسي كان به تسعة كواكب ، في السنوات القليلة الماضية (أين تم تخفيض رتبة بلوتو وانخفض هذا الرقم إلى ثمانية) كان من الصعب ابتلاعها.
ولكن مع التأكيد المحتمل لهذه الأرض العملاقة على الحافة الخارجية للنظام الشمسي ، يمكن دفع هذا الرقم مرة أخرى إلى تسعة قريبًا بما فيه الكفاية!
قراءة متعمقة: arXiv.org