Il 20 gennaio 2016, gli scienziati Konstantin Batygin e Michael Brown del California Institute of Technology hanno annunciato di aver trovato prove di un enorme pianeta ai margini del sistema solare. Sulla base di simulazioni matematiche e al computer, hanno predetto che il pianeta dovrebbe essere super-Terre, da due a quattro volte le dimensioni della Terra e 10 volte più massiccio. Hanno anche calcolato che, data la distanza del pianeta e la sua orbita estremamente allungata, il pianeta orbita attorno al Sole in 10.000-20.000 anni.
Da allora, molti scienziati hanno risposto con le proprie ricerche sulla possibile esistenza di questo misterioso "nono pianeta", come è stato temporaneamente soprannominato. Uno degli studi più recenti è stato condotto presso l'Università dell'Arizona. Gli scienziati hanno dimostrato che le estreme eccentricità degli oggetti distanti della cintura di Kuiper possono indicare che in passato si sono intersecati con un enorme pianeta.
A quel tempo, era già noto che ci sono diversi oggetti nella cintura di Kuiper, la cui dinamica è diversa dalle altre. Mentre la maggior parte di loro è soggetta alla gravità dei giganti gassosi nella loro orbita attuale (come Nettuno), alcuni membri della popolazione di dischi sparsi nella fascia di Kuiper hanno orbite insolitamente vicine.
Quando Batygin e Brown hanno annunciato per la prima volta la loro scoperta a gennaio, hanno notato che questi oggetti erano fortemente raggruppati in relazione alle posizioni dei loro perieloni e dei piani orbitali. Inoltre, i loro calcoli hanno mostrato che le possibilità che un tale accordo si formasse per caso sono estremamente ridotte (la probabilità è stata stimata allo 0,007%).
Invece, hanno suggerito che un lontano pianeta eccentrico era responsabile della determinazione delle orbite di questi oggetti. Per questo, il pianeta deve essere dieci volte più massiccio della Terra e la sua orbita deve trovarsi sullo stesso piano (ma con un perielio deviato di 180 gradi dal perielio degli oggetti).
Un simile pianeta non solo offre una spiegazione per la presenza di oggetti simili a Sedna ad alto perielio, cioè planetoidi con orbite estremamente eccentriche attorno al Sole. Aiuta anche a spiegare da dove provengono oggetti distanti e fortemente deviati dal sistema solare esterno, poiché le loro origini rimangono poco chiare fino ad oggi.
Nel loro lavoro, gli scienziati dell'Università dell'Arizona, inclusi i professori Renu Malhotra, la dottoressa Katrin Volk e Jiang Wong, hanno assunto una prospettiva diversa. Se il nono pianeta si intersecava con alcuni oggetti della fascia di Kuiper altamente eccentrici, ipotizzavano, è molto probabile che la sua orbita sia in risonanza con questi oggetti.
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Quindi, piccoli corpi venivano costantemente espulsi dal sistema solare a causa di incontri con oggetti di grandi dimensioni che violavano le loro orbite. Per evitare l'espulsione, i piccoli corpi devono essere protetti dalla risonanza orbitale. E sebbene questi oggetti piccoli e grandi possano attraversare percorsi orbitali, non si avvicinano mai abbastanza da avere un potente effetto l'uno sull'altro.
È così che Plutone è rimasto una parte del sistema solare, nonostante abbia un'orbita eccentrica che periodicamente attraversa il percorso di Nettuno. Sebbene le orbite di Nettuno e Plutone si intersechino, non si avvicinano mai abbastanza perché l'influenza di Nettuno spinga Plutone fuori dal sistema solare. Per lo stesso motivo, gli scienziati hanno suggerito che gli oggetti della fascia di Kuiper notati da Batygin e Brown potrebbero essere in risonanza orbitale con il nono pianeta.
In una lettera a Universe Today, Malhotra, Wolf e Wong hanno raccontato quanto segue:
“Gli oggetti della fascia di Kuiper che abbiamo studiato nel nostro lavoro differiscono dagli altri perché hanno orbite molto distanti e molto allungate, ma il loro avvicinamento più vicino al Sole non è abbastanza vicino per essere influenzato in modo significativo da Nettuno. Quindi, abbiamo sei di questi oggetti, le cui orbite sono leggermente influenzate dai pianeti conosciuti del nostro sistema solare. Ma se in diversi a. Cioè, c'era un altro pianeta dal Sole, non ancora scoperto, avrebbe influenzato sei di questi oggetti.
Dopo aver studiato i periodi orbitali di un certo numero di oggetti - Sedna, 2010 GB174, 2004 VN112, 2012 VP113 e 2013 GP136 - hanno concluso che un ipotetico pianeta con un periodo orbitale di 17.117 anni (con un semiasse di 665 UA) deve necessariamente avere relazioni periodiche con questi oggetti. Ciò corrisponde ai parametri di 10.000-20.000 anni del periodo orbitale di cui hanno parlato Batygin e Brown.
La loro analisi fa anche ipotesi sul tipo di risonanza che il pianeta ha con gli oggetti designati. Il periodo orbitale di Sedna dovrebbe essere in risonanza con il pianeta a 3: 2, 2010 GB174 - 5: 2, 2994 VN112 - 3: 1, 2004 VP113 - 4: 1, 2013 GP136 - 9: 1. Una tale risonanza semplicemente non avrebbe potuto formarsi in assenza di un grande pianeta.
"Affinché una risonanza tangibile appaia nel sistema solare esterno, uno degli oggetti deve avere una massa che potrebbe avere un forte effetto gravitazionale sull'altro", scrivono gli scienziati. "Gli oggetti insoliti della cintura di Kuiper non sono abbastanza massicci da risuonare tra loro, ma il fatto che i loro periodi orbitali rientrino nella regione delle relazioni semplici può significare che sono in risonanza con un enorme oggetto invisibile".
Particolarmente incoraggianti, le loro scoperte potrebbero restringere la gamma di possibili posizioni per il pianeta nove. Poiché ogni risonanza orbitale fornisce una connessione geometrica tra i corpi coinvolti, le configurazioni risonanti di questi oggetti possono aiutare gli astronomi a trovare i punti giusti nel nostro sistema solare da cercare.
Ma, ovviamente, Malhotra ei suoi colleghi ammettono apertamente che rimangono diverse variabili sconosciute e sono necessarie ulteriori osservazioni con la ricerca per confermare l'esistenza del nono pianeta:
“Ci sono alcune incertezze. Le orbite di questi oggetti estremi della fascia di Kuiper non sono ben note perché si muovono molto lentamente nel cielo e noi osserviamo solo una piccola frazione del loro movimento orbitale. Quindi i loro periodi orbitali potrebbero differire dalle stime attuali e alcuni di essi potrebbero non risonanza con un ipotetico pianeta. C'è anche la possibilità che i periodi orbitali di questi oggetti siano correlati; non abbiamo ancora osservato molti di questi oggetti e disponiamo di dati limitati.
Gli astronomi e noi aspetteremo ulteriori osservazioni e calcoli. Ma intanto dobbiamo ammettere che la possibilità dell'esistenza del nono pianeta è molto intrigante. Forse tutti e nove i combattenti saranno di nuovo nelle file dei pianeti del nostro sistema solare (scusate Plutone).
