Wie Astronomen neun Planeten finden willst

Vor zehn Jahren hatte Milliarden von Menschen ihre Weltsicht hochkant als eine Gruppe von Astronomen bekannt, dass das Sonnensystem nur acht Planeten enthält. Nun, die gleichen Jungs versuchen, unsere Kindheit Mnemotechnik noch einmal neu zu schreiben. Eine neunte Planet kann schließlich existieren, und Pluto ist nicht wahr.

Im Januar, Caltechs Konstantin Batygin und Mike Brown (der Astronom gutgeschrieben mit dem Töten von Pluto) zwingende Beweise eines Planeten größer als die Erde und über fünfhundert Mal weiter von der Sonne-Planet neun noch nicht gesichtet worden – seine Existenz wird durch die unwahrscheinlichen Umlaufbahnen von einer Handvoll von fernen, eisigen Objekten abgeleitet. Ein Rennen ist auf die geheimnisvolle Welt zu finden und Hilfe kommt aus allen Ecken der astronomischen Gemeinschaft.

"Ich habe etwas Ähnliches passieren, bevor noch nie gesehen", sagte Brown Gizmodo. "Leute schauen auf die Beweise und sind sie überzeugt." Es macht fast mich besorgt."

Planeten Nines überwältigend positive Resonanz ist in der Tat ziemlich seltsam. Dies ist nicht das erste Mal Astronomen über einer fernen Welt sitzen in oder jenseits der eisigen Ring des urzeitlichen Felsen, bekannt als der Kuiper-Gürtel spekuliert haben. Sie haben dabei seit Jahrzehnten. Wie Brown es ausdrückt, "jederzeit etwas lustiges passiert im äußeren Sonnensystem, jemand springt rauf und runter und sagen Planeten."

"Leute schauen auf die Beweise und sind sie überzeugt." Es macht fast mich besorgt."

Aber in jede vorherige Instanz als Astronomen haben Planeten, schrie der Fall hat entwirrt auf weitere Analyse. Diesmal hat die Beweise nur stärker geworden. Der erste Hinweis kam im Jahr 2003, als Brown entdeckt ein 600 Meile-weite Objekt umkreisen die Sonne auf einer stark elliptischen Weg, weit über die äußere Grenze des Kuiper-Gürtel.

Sedna, benannt nach die Inuit-Göttin des Meeres, war die kälteste und am weitesten entfernten bekannten Objekt umkreist die Sonne, und niemand konnte erklären, wie sie dorthin gelangt. In einer Publikation spekuliert im Folgejahr, Brown und seine Kollegen , dass Sedna in seiner extremen Umlaufbahn durch einen vorbeifahrenden Stern oder einem unsichtbaren Planeten gezogen haben könnte. Seit mehr als einem Jahrzehnt blieb es eine isolierte Neugier.

Dann kündigte die Astronomen Chad Trujillo und Scott Sheppard in 2014, die Entdeckung eines anderen entfernten Objekts auf eine Umlaufbahn von Sedna-wie, gefolgt von einem Satz von sechs Objekte des Kuipergürtels, die eine bizarre orbitale Funktion zu teilen. Jeder der diese vereisten Felsen Spuren eine elliptische Bahn, die heraus in der exakt gleichen Teil des Sonnensystems zu Schleifen. Was mehr, alle ihre Umlaufbahnen sind alle die gleiche Richtung, etwa 30 Grad nach unten zeigenden, bezogen auf die Ekliptik geneigt (das Flugzeug in die Umlaufbahn des Planeten die Sonne).

Basierend auf unserem Verständnis der Kuiper-Gürtel-Dynamik, ist eines dieser Bahnen äußerst unwahrscheinlich. Die Chance, alle sechs eine Art großen kosmischen Zufall? Ungefähr 1 in 14.000.

Das ist, wenn Batygin, Theoretiker und Brown, Beobachter, beschlossen, ihre Köpfe zusammen. "Unser ursprüngliche Ziel war zu zeigen, dass dies war kein Planet –, dass es einen anderen dynamischen Effekt ist" Batygin sagte.

Und doch, nach zwei Jahren von Berechnungen und Simulationen der Supercomputer, ein Planeten fanden in der Mathematik. Herausstellt, Sedna, alle sechs Objekte des Kuipergürtels, und eine Handvoll andere seltsame Felsen dieser Umlaufbahn senkrecht zur Ebene des Sonnensystems, alles lässt sich von einem fernen Planeten etwa zehn Mal die Masse der Erde. "Was wir hier wirklich Vorhersagen sind nicht nur die Existenz eines Planeten, sondern ein physikalischer Vorgang, wodurch die Form des äußeren Sonnensystems erklärt wird", sagte Batygin.

Batygin und Browns Berechnungen zufolge neun Planeten sitzt in einem länglichen, "Gegenausgerichtet" Orbit – der Punkt der größten Annäherung an die Sonne befindet sich direkt gegenüber, die von anderen Planeten. Dauert der kalten Welt 10 bis 20 tausend Jahren einen vollen Umlauf, und an der weitesten Stelle, es ist ungefähr 1.200 Erde Strecken (100 Milliarden Meilen) entfernt.

Im Januar, Batygin und Brown veröffentlichte ihre Ergebnisse in der Astronomical Journal. Die Ankündigung, dass eine neunte Planet existieren kann war schließlich nicht nur umarmt, die Millionen von Laien, die schließlich die dunkle, Pluto-geformte Löcher in ihren Herzen füllen könnte, sondern auch von der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Leute mit Fachwissen die Ringe des Saturn vom Urknall bis begann zu Fragen, ob ein phantom Planet in ihren Daten lauern kann.

An diesem Punkt Wenn Astronomen über neun Planeten korrekt sind, ist es nur eine Frage der Zeit, bis wir ihn finden.

Die offensichtliche Möglichkeit, die Existenz eines Planeten zu beweisen ist tatsächlich das zu sehen. Bei Planet nine das wird sich als tückisch, weil Objekte nicht dreißig Mal weiter von der Sonne als Neptun an einem guten Tag viel Licht reflektieren. Aber Brown, der eine Karriere auf der Suche nach kleinen, weit entfernten Objekte des Kuipergürtels gebaut hat, ist optimistisch, dass Planeten neun können gesichtet werden.

"Im Prinzip ist dies genau die gleiche Sache, die wir tun, um KBOs, suchen", sagte Brown. "Sie nehmen Sie ein Bild zurück, später ein anderes Bild zu nehmen und sehen, wenn etwas verschoben. Solltet ihr mir sagen, wo genau neun Planeten war, konnte ich es ziemlich leicht finden."

Das Problem ist, wir wissen nicht , wo neun Planeten, und seine gesamte Umlaufbahn ist freakin ' enorm. Und während Astronomen Hunderte von zufällige Objekte des Kuipergürtels Tasche können durch das einfache berühren ein Teleskop in den Himmel, einen bestimmtes Objekt Weg in die kosmische Wildnis zu finden wird härter sein.

"Solltet ihr mir sagen, wo genau neun Planeten war, konnte ich es ziemlich leicht finden"

"Für KBOs, wir sind interessiert an einer statistischen Stichprobe", sagte Brown. "Für neun Planeten wollen wir einfach, es zu finden. Wir müssen also sehr systematisch über die Beobachtung des Himmels sein, und wir nicht verlassen, Patch rückgängig gemacht."

Das beste Instrument für diesen Job – sowohl in Bezug auf Sensitivität und weites Blickfeld – ist Subaru, eine 8,2 Meter optischen Infrarot-Teleskop befindet sich auf den schlafenden Vulkan Mauna Kea, Hawaii. Batygin und braun setzen bereits in einer Anforderung Zeit auf das beliebte Teleskop in diesem Herbst. Inzwischen bringen einige ihrer Kollegen die südliche Hemisphäre in der Planeten-Jagd, mit einem gut platzierten dunkle Energie-Kamera am Observatorium in Chile.

Aber du musst nicht gut mit einem Teleskop, um neun Planeten zu finden sein. Agnès Fienga, eine planetarische Dynamiker im schönen Observatory in Frankreich, hat eine ganz andere Sicht auf wie wir, dass das Tier finden – Cassini-Sonde der NASA.

Seit 2003 haben Fienga und ihre Kollegen Radio reichen von der Cassini-Sonde-Navigations-System erfassten Daten verwendet, um die Bewegung des Saturn genau verfolgen. Auf diese Weise haben sie detaillierte Modelle der Bewegung aller Planeten und großen Asteroiden in unserem Sonnensystem konstruiert. Wenn Batygin und Brown eine orbitale Flugbahn für eine neunte Planet veröffentlicht, erkannte Fienga, dass ihre Modelle helfen könnte, die Suche einzugrenzen. "Es hat nicht zu kompliziert zu hinzufügen ein zusätzliches Planeten und nur die Theorie zu testen," sagte Fienga Gizmodo.

Durch Festhalten der neun Planeten in einem Sonnensystem Modell kalibriert mit mehr als zehn Jahren von Cassini Daten, Fienga und ihre Kollegen haben bereits die Hälfte der möglichen Positionen der Planeten am Himmel ausgeschlossen. "Diese Studie ist großartig", sagte Batygin, feststellend, dass der Positionen Fienga Team eliminiert gehören Perihel – des Planeten am nächsten zur Sonne nähern. Dies bestätigt unabhängig Batygins Ansicht, die der Planeten derzeit in einer weiter entfernten Umlaufbahn sitzt.

Unterdessen hat Nick Cowan von McGill Universität noch eine weitere Möglichkeit wir, neun Planeten erkennen können gedacht – durch seine Wärme-Signatur. Sogar ein Eisschrank eines Planeten wie diese strahlt einer kleine Menge an Energie bei Millimeter Radio Wellenlängen. Dies erweist sich die gleiche Art von Energie, die Kosmologen verwenden, um die Geburt des Universums zu studieren.

"Natur ist erstaunlich gut, Planeten zu machen, und sie setzt sie wo zum Teufel sie will"

"Ich bin kein Experte auf neun Planeten überhaupt, noch bin ich ein Kosmologe," sagte Cowan, der die Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten studiert, Gizmodo. Aber wenn sein Kollege Gil Holder vorgeschlagen, dass Planeten Nines Hitze Signatur mit den Instrumenten zur Untersuchung der kosmischen Hintergrundstrahlung (CMB) nachweisbar sein könnte — der allgegenwärtigen Energiesignatur übrig vom Urknall – Cowan von Interesse war geweckt.

"Ich habe eine Berechnung und kam mit einer Oberflächentemperatur von 20 bis 40 Kelvin," sagte Cowan. Das ist wahnsinnig kalt, und es bedeutet, dass neun Planeten etwa 2.000 Mal weniger Wärme als Uranus oder Neptun strahlt. "Ich dachte, diese Schnapsidee wäre über an dieser Stelle," sagte er.

Als Cowan seine Berechnungen Halter zurückgebracht, erfuhr er, dass er sich irrte. "Stellt sich heraus, wir verwenden Uranus und Neptun, um CMB [Experimente] zu kalibrieren, denn sie sehr hell sind," sagte er. "2.000 Mal kälter ist völlig machbar."

Cowan, Halter, und Nathan Kaib von der University of Oklahoma schrieb ein Papier auf die Idee, die derzeit im Review bei The Astrophysical Journal. Cowan ist zuversichtlich, dass die nächste Generation Kosmologie Experimente gelingen werden, neun Planeten zu erkennen, oder zumindest die Suche einzugrenzen. Und wenn wir wirklich Glück haben, dass schwache Hitze die Unterzeichnung könnte bereits in jemandes CMB Daten existieren.

Batygin, weiterhin für seinen Teil, Modellsimulationen ausgeführt. Mehrere Wochen zurück, haben diese Modelle einen großen Schub wenn Michele Bannister von der University of Victoria, Kanada, zeigte dennoch ein anderes Kuiper-Gürtel-Objekt auf der gleichen funky Umlaufbahn als Planet neun der ursprünglichen Herde von sechs. "Unsere größte Sorge war, dass der nächste Satz von Objekten, die wir entdecken werden, das Muster zu zerstören –, dass unser Gehirn uns irgendwie betrogen hatte", sagte Batygin. "Stattdessen ist das erste neue Objekt genau wo unsere Modelle sagen, dass es sein sollte. Es fällt im Grunde auf den Mittelwert."

Obwohl wir den Champagner für harte Beweise sichern soll, stimmen die meisten Astronomen, dass der Fall für einen großen, unsichtbaren Planeten jenseits der Kuiper-Gürtel noch nie besser ausgesehen hat. "Ich bin mir nicht hundertprozentig sicher, ob es ein Planet oder nicht," sagte Fienga. "Aber ich denke in einem Jahr haben wir fast eine definitive Antwort."

Und wenn wir einen Planeten neun entdecken zu tun? Es werde sicherlich unsere Sichtweise auf das Sonnensystem, zu erweitern, wie Entdeckungen der Objekte des Kuipergürtels in den frühen 2000er Jahren taten. Es wird uns helfen unsere himmlische Geschichte zusammensetzen – wie die Planeten gebildet, warum sie alle so verschieden sind, und wie sie in ihre heutigen Umlaufbahnen kamen. Und es werde Licht auf die Vielfalt der Welten, die wir erwarten können, finden andere Sterne umkreisen.

"Die aufregendste Sache über neun Planeten zu mir ist, dass es ist Neuland," sagte Cowan. "Sie sind die Mathematik und realisieren Sie einen Planeten gibt, vielleicht mehr als ein leicht verstecken könnte. Natur ist erstaunlich gut, Planeten zu machen, und legt sie ihnen, wo sie zum Teufel will."

Batygin stimmt. "Ich denke, das einzige, was wir können wir bestimmte," sagte er, "ist, dass das Sonnensystem noch nicht laufen aus Mysterien."

Korrektur 09.04.16: Eine frühere Version dieses Artikels erklärt, dass Batygin und Brown ihre jüngsten Erkenntnisse auf neun Planeten im Astrophysical Journalveröffentlicht. In der Tat war es die Astronomical Journal. Der Text wurde korrigiert.