ما الذي يحدث في المناطق البعيدة لنظامنا الشمسي؟ هل هناك كوكب 9 هناك؟
في الامتداد المتجمد لنظامنا ، هناك أجسام على مسارات مدارية لا معنى لها من حيث نظامنا الشمسي المكون من ثمانية كواكب. يبدو أن هناك جسمًا غير مكتشف هناك ، أكبر بعدة مرات من الأرض ، ويشكل مدارات بعض أجسام حزام كايبر (KBOs) ، ويدفع علماء الفلك للبحث بشكل أعمق وأكثر شمولاً في أقصى حدود نظامنا.
ما يبحثون عنه هو الكوكب التاسع الغامض وغير المثبت حتى الآن.
انطباع الفنان عن الكوكب التاسع كعملاق جليدي يكسف وسط مجرة درب التبانة ، مع وجود شمس تشبه النجوم على بعد. يظهر مدار نبتون على شكل قطع ناقص صغير حول الشمس. يعتمد منظر السماء ومظهرها على تخمينات شريكها في العرض ، مايك براون. ائتمان الصورة: بواسطة nagualdesign ؛ توم روين ، الخلفية مأخوذة من ملف: ESO - Milky Way.jpg - عمل خاص ، CC BY-SA 4.0 ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=47069857
محاولة فهم نظامنا الشمسي هي واحدة من أقدم مهامنا ، وعلى الرغم من أن كتالوج الأجسام في النظام الشمسي الداخلي شامل للغاية ، فإن معرفتنا بالنظام الخارجي ليست كاملة. بالنسبة لعلماء الفلك ، لا تزال مراقبة تفاصيل النظام الخارجي أمرًا شاقًا. لكنهم استمروا في العمل عليها. وكلما شاهدوا سلوك الأجسام البعيدة في حزام كايبر ، زاد عدد الأدلة التي يواصلون اكتشافها من أجل الكوكب 9.
'إن فهم الهندسة المعمارية واسعة النطاق للنظام الشمسي يجسد واحدة من أقدم المساعي البشرية ويصنف ضمن التحديات الكبرى للعلوم الطبيعية.'
من مقالة 'فرضية الكوكب التاسع' بقلم باتيجين وآخرون. آل. 2019.
باكستوري الكوكب 9
بدأت قصة الكوكب 9 بشكل جدي في أوائل عام 2016 ، عندما نشر عالما الفلك مايك براون وكونستانتين باتيجين ورقة بعنوان 'دليل على كوكب عملاق بعيد في النظام الشمسي'. (كان هناك حديث عن كواكب أخرى غير مكتشفة قبل ذلك الحين ، ولكن في الغالب كانت مجرد أحاديث من لواء القصدير ، بخصوص ' نيبيرو 'أو' الكوكب X '. ولكن كلما قل الحديث عن ذلك ، كان ذلك أفضل.)
في بحثهما لعام 2016 ، أظهر باتيجين وبراون أن هناك مجموعات من أجسام حزام كايبر تتشكل مداراتها بطريقة لا يفسرها سوى وجود كوكب آخر: الكوكب 9. بينما يظهر مدار معظم أجسام حزام كايبر دليلًا واضحًا على رعايتها بواسطة نبتون ، عدد كبير من أجسام حزام كايبر البعيدة للغاية لا تفعل ذلك. يبدو أن مداراتها تتماشى مع نقطة بعيدة.
صورة من عمل 2016 لباتيجين وبراون. أكثر ستة أجسام معروفة بعدًا في النظام الشمسي ذات مدارات تتجاوز كوكب نبتون (أرجواني) تصطف جميعها بشكل غامض في اتجاه واحد. أيضًا ، عند عرضها في ثلاثة أبعاد ، فإنها تميل بشكل مماثل تقريبًا بعيدًا عن مستوى النظام الشمسي. يوضح باتيجين وبراون أن كوكبًا كتلته 10 أضعاف كتلة الأرض في مدار غريب الأطوار بعيد ومضاد للاصطفاف مع الكائنات الستة الأخرى (البرتقالي) مطلوب للحفاظ على هذا التكوين. حقوق الصورة:
معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / R. هيرت (IPAC) ؛ [رسم تخطيطي تم إنشاؤه باستخدام WorldWide Telescope.]
في تلك الورقة ، تناول المؤلفون هذا التناقض ، قائلين: 'وجدنا أن المحاذاة المدارية المرصودة يمكن الحفاظ عليها بواسطة كوكب غريب الأطوار بعيد كتلته أكبر من 10 كتل أرضية تقريبًا ، ويقع مداره في نفس المستوى تقريبًا مثل مدار كويبر البعيد. أجسام الحزام ... '
استندت ورقتهم جزئيًا إلى وجود سيدنا ، وهو كوكب صغير رُصد لأول مرة في عام 2003. إنه الأوج ، أو الأبعد عن الشمس ، وقد تجاوز 900 الوحدات الفلكية (AU.) في ذلك الوقت ، كانت Sedna هي أبرد وأبعد جسم عرفناه في النظام الشمسي. تم شرح مدار Sedna شديد الاستطالة لأول مرة كنتيجة لتأثير الجاذبية لنبتون. المشكلة هي أنه لا يقترب بما يكفي من نبتون.
يقع مدار سيدنا في مواجهة مدارات أجسام النظام الشمسي الخارجية (المناظر العلوية والجانبية ، مدار بلوتو أرجواني ، ومدار نبتون أزرق). حقوق الصورة: بواسطة Tomruen - العمل الخاص ، CC BY-SA 4.0 ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟
لكن سيدنا كانت مجرد البداية. إنها واحدة من مجموعة كائنات تسمى كائنات عبر نبتون المتطرفة (eTNOs). في النهاية ، تم اكتشاف المزيد من هذه الأجسام البعيدة.
'بايدن' أو 2012 نائب الرئيس 113 ، تم اكتشافه في عام 2012. 'Goblin' ، أو 2015 TG 387 تم اكتشافه في عام 2015. ثم في عام 2018 ، اكتشف علماء الفلك ' بعيد '، أو 2018 VG18. كل من هذه الأشياء هو أبعد وأبعد.
في الآونة الأخيرة ، قبل أيام قليلة فقط في الواقع ، اكتشف علماء الفلك ما يشيرون إليه مازحين FarFarOut . لا يُعرف الكثير عن هذا الكوكب حتى الآن ، ولكنه أبعد جسم تم اكتشافه حتى الآن في نظامنا الشمسي.
كيف وجدوا الدليل على الكوكب 9
تم العثور على العديد من الأجسام البعيدة التي تشير إلى وجود الكوكب 9 بينما كان فريق من علماء الفلك بقيادة الدكتور سكوت شيبارد من معهد كارنيجي للعلوم يبحثون بالفعل عن الكوكب 9. بالطبع ، لم يعثروا على الكوكب الافتراضي. حتى الآن ، لكنهم يواصلون العثور على المزيد من الأدلة.
هذه الأشياء باهتة للغاية ويصعب اكتشافها. يتم عمل البحث عنهم إلى حد كبير بواسطة أجهزة الكمبيوتر. تهدف التلسكوبات القوية إلى أجزاء من السماء لفترات زمنية ، ويتم التقاط التعريضات على فترات من بضع دقائق. لكن القيام بذلك يولد كمية هائلة من البيانات ؛ أكثر بكثير من أن يتفحصها علماء الفلك.
بدلاً من ذلك ، تقوم أجهزة الكمبيوتر الخاصة بها بالكثير من الأعمال الروتينية. يستخدم علماء الفلك الخوارزميات للسماح للكمبيوتر بالبحث عن الأجسام المتحركة على خلفية النجوم ، وعندما يعثر الكمبيوتر على واحدة ، يقوم بوضع علامة عليها. بعد ذلك ، ألقى علماء الفلك نظرة ليروا ما إذا كان الكمبيوتر صحيحًا. ثم يقومون بملاحظات المتابعة لتأكيد النتائج.
دليل جديد للكوكب 9
من 'فرضية الكوكب 9' باتيجين وبراون وآدامز وبيكر ، 2019.
'إن البحث عن الكوكب التاسع على قدم وساق بالفعل ، ومن المحتمل أنه في حالة وجود الكوكب التاسع - كما هو متصور هنا - فسيتم اكتشافه خلال العقد القادم.'
تقدم لنا دراستان جديدتان الآن أدلة جديدة تدعم الكوكب 9.
الأول يسمى 'التكتل المداري في النظام الشمسي البعيد' من كونستانتين باتيجين ومايكل براون ، زوجا الفلكيين اللذين اقترحا في البداية وجود الكوكب 9. والثاني هو 'فرضية الكوكب 9' أيضًا بواسطة باتيجين وبراون ، مع فريد آدامز وجولييت بيكر ، وكلاهما من جامعة ميشيغان.
يصور هذا الرسم التوضيحي مدارات أجسام بعيدة في حزام كويبر والكوكب التاسع. يتم التحكم في المدارات التي تظهر باللون الأرجواني بشكل أساسي عن طريق جاذبية الكوكب التاسع وتظهر مجموعات مدارية ضيقة. من ناحية أخرى ، ترتبط المدارات الخضراء بقوة بنبتون ، وتعرض تشتتًا مداريًا أوسع. حقوق الصورة:
جيمس تاتل كين / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
في الورقة الأولى ' التجمعات المدارية في النظام الشمسي البعيد 'المؤلفون يرمون القفاز. إنهم يؤكدون أنه إما أن هناك كوكب 9 يشكّل مدارات الأجسام البعيدة ، أو أن هناك تحيزًا رصديًا في العمل. شرعوا في فهم ماهية التحيزات الملاحظة التي قد تلعبها ، ثم شرعوا في قياسها بدقة.
كما ذكرنا سابقًا ، فإن الأجسام البعيدة التي تلمح إلى الكوكب 9 تشترك في الخصائص المدارية. هذا ما يدور حوله هذا الكوكب 9 بأكمله. لكي نكون أكثر دقة ، يتم تجميع الحضيض الطولي ، وما يسمى مواقع القطب المداري الخاصة بهم يتم تجميعها أيضًا. خلص المؤلفون في الورقة البحثية إلى أن احتمالية أن تكون عشوائية بنسبة 0.2٪ فقط. كما يقولون في ورقتهم ، '... من الصعب الآن استبعاد الأهمية الإحصائية لهذه المجموعات.'
يأخذ مدار 2018 VG18 ، أو 'FarOut' ، داخل مدار نبتون على طول الطريق إلى الروافد البعيدة للنظام الشمسي. لقد لوحظ فقط لفترة قصيرة ، لذلك لم يتم تحديد الأوج بالضبط (الأبعد عن الشمس). قد يستغرق FarOut ما يصل إلى 1000 عام لإكمال مدار واحد. حقوق الصورة: بواسطة NASA - JPL Small-Body Database Browser - https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi؟sstr=3836918؛old=0؛orb=1؛cov=0؛log=0؛cad = 0 # orb، Public Domain، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=75151930
الورقة الثانية التي تقدم دليلًا جديدًا على الكوكب 9 تسمى ببساطة ' فرضية الكوكب 9 . '
في هذه الورقة ، يؤكد المؤلفون مرة أخرى أنه على الرغم من أن الكثير من السلوك المداري لأجسام حزام كايبر البعيدة يمكن تفسيره بسهولة والتنبؤ به فيما يتعلق بنظامنا الشمسي المكون من ثمانية كواكب ، إلا أن البعض ببساطة ليس كذلك. على وجه التحديد ، يشيرون إلى 'التجمعات المادية الملحوظة للمدارات ذات المحاور شبه الرئيسية التي تزيد عن؟ 250AU ، انفصال الحضيض لأجسام مختارة من حزام كويبر من نبتون ، بالإضافة إلى الأصل الديناميكي لمدارات طويلة مائلة / رجعية للغاية. ' باختصار ، لا تبدو الأمور منطقية إذا اقتصرنا على نظامنا الشمسي المكون من ثمانية كواكب لشرحها.
في المقدمة ، يذكروننا أنه في العقدين الماضيين فقط بدأنا في العثور على جميع الأجسام الأصغر في ضواحي النظام الشمسي. كما يقولون في الورقة ، '... شهد ربع القرن الماضي اكتشاف وتوصيف مجموعة متنوعة من الأجسام الجليدية الصغيرة الموجودة في الروافد الخارجية لنظامنا الشمسي ...' وبينما تتوافق معظم الأجسام مع تأثير نبتون و الكواكب الأخرى ، والبعض الآخر لا.
يقول المؤلفون: 'إن أكثر أعضاء هذه المجموعة تطرفًا ، يتتبعون مدارات طويلة للغاية بفترات تُقاس بآلاف السنين ، ويعرضون عددًا من الأنماط المدارية المثيرة للفضول'. مرة أخرى ، فإن ما يسميه المؤلفون 'المحاذاة اللافتة للنظر' لمداراتهم اللامتراكزة ، والميل المشترك للطائرات المدارية ، و 'مسافات الحضيض التي تمتد إلى ما هو أبعد من مدى جاذبية نبتون' ، هو ما يتطلب تفسيرًا.
هذه الطريقة في استنتاج وجود كوكب من خلال تأثير جاذبيته على الأجسام الأخرى ، قبل مراقبة الكوكب نفسه ، تمت تجربتها من قبل. كانت ناجحة في الاكتشاف نبتون لكنها فشلت عندما تنبأت بوجود نجم مقترح آخر يسمى عدو .
تم الاستدلال على وجود نبتون من خلال تأثير الجاذبية على الأجسام الأخرى قبل فترة طويلة من ملاحظته. مصدر الصورة: NASA / JPL
إذن ما الذي يمد هذه الأشياء إلى هذه الحضيض البعيد؟ يقولون إن كوكبًا بعيدًا جدًا وهائل بما يكفي فقط يمكنه تفسير كل هذا: الكوكب 9. يشرح الكثير من الورقة كيف تم اكتشاف نبتون من خلال مراقبة حركات الأجسام الأخرى ، مع رسم موازٍ لفرضية الكوكب 9. كما قاموا بإجراء بعض الاقتراحات السابقة لعلماء فلك آخرين بأن كوكبًا آخر قد يكون كامنًا غير مكتشف في النظام الشمسي ، ويشكل مدارات أجسام حزام كويبر.
مع كل ورقة بحثية ، ومع كل اكتشاف جديد ل KBO بعيد بخصائص مدارية غريبة ، تصبح حالة الكوكب 9 أقوى. لكن المراقبة المباشرة لا تزال هي المعيار الذهبي ، وحتى الآن ، استعصى علينا ذلك. لكن ربما ليس لفترة أطول.
في ختام 'فرضية الكوكب 9' يقول المؤلفون ، 'إن البحث عن الكوكب التاسع قد بدأ بالفعل على قدم وساق ، ومن المحتمل أنه إذا كان الكوكب التاسع موجودًا - كما هو متصور هنا - فسيتم اكتشافه خلال العقد القادم. '
قد يكون هناك تفسير آخر بالنسبة لمدارات هذه الأجسام البعيدة التي لا تتطلب كوكب 9 ، فقد أشارت ورقة بحثية نُشرت في يناير 2019 بعنوان 'الرعي في قرص الجاذبية الذاتية للأجسام العابرة لنبتون' إلى أن تجمعًا من الأجسام الجليدية معًا يمكن أن يتسبب في حدوث مدارات غريبة من هذه العوالم البعيدة ، وأن الكوكب التاسع ليس مطلوبًا لتفسيرها.
سيكون العثور على الكوكب 9 بمثابة انتصار كبير لعلماء الفلك. تتسارع وتيرة اكتشاف الأجسام الجديدة في حزام كويبر. مع ظهور التلسكوبات الأحدث والأفضل عبر الإنترنت ، ومع تطوير أجهزة الكمبيوتر والخوارزميات المحسّنة ، سيصبح من الصعب جدًا على أي كوكب إخفاءه ، لا سيما كوكب قد تكون كتلته أكبر بعشر مرات من كوكب الأرض.
مصادر:
- ورقة ابحاث: التجمعات المدارية في النظام الشمسي البعيد
- ورقة ابحاث: فرضية الكوكب التاسع
- ورقة ابحاث: دليل على كوكب عملاق بعيد في النظام الشمسي
- خبر صحفى: المزيد من الدعم للكوكب التاسع
- ورقة ابحاث: الرعي في قرص مثقل ذاتيًا من كائنات عبر نبتون
- خبر صحفى: باحثو معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا يعثرون على دليل على وجود كوكب تاسع حقيقي