9. planeta? Największa tajemnica Układu Słonecznego ma zostać rozwiązana

Od lat naukowcy podejrzewają, iż w mrokach zewnętrznego Układu Słonecznego ukrywa się potężna, niezauważona dotąd planeta. Ta hipotetyczna Planeta Dziewiąta miałaby być większa od Ziemi, lodowata, oddalona od Słońca setki razy bardziej niż nasza planeta i jak dotąd kompletnie niewidoczna. Ale teraz zespół badaczy postanowił zmienić taktykę. Zamiast wypatrywać jej słabego odbicia światła słonecznego, próbują wyczuć jej własne ciepło.

Historia zaczyna się w pasie Kuipera – lodowym, odległym obszarze za orbitą Neptuna, zamieszkałym przez tysiące mniejszych ciał niebieskich. Od lat astronomowie zauważają coś dziwnego: wiele z tych obiektów ma nietypowo ułożone orbity. Jakby ktoś je ustawił w jednym kierunku. Te orbity nie powinny wyglądać tak, jak wyglądają, chyba iż coś, coś dużego, wpływa na nie swoją grawitacją.

Tym czymś może być właśnie Planeta Dziewiąta. Według szacunków miałaby masę od 5 do choćby 10 razy większą niż Ziemia i krążyłaby wokół Słońca w ekstremalnie wydłużonej orbicie, odległej od nas od 400 do choćby 800 jednostek astronomicznych (AU), czyli 400–800 razy dalej niż Ziemia od Słońca. Dla porównania: Pluton znajduje się średnio 40 AU od Słońca.

Taki dystans oznacza jedno: choćby jeżeli Planeta Dziewiąta istnieje, to odbija tak mało światła słonecznego, iż praktycznie nie da się jej zobaczyć tradycyjnym teleskopem optycznym. Ale to nie znaczy, iż jest niewidzialna.

Dlaczego ciepło jest lepsze od światła?

Tutaj do gry wchodzi fizyka i bardzo sprytne podejście zespołu badaczy pod kierownictwem Amosa Chena z Narodowego Uniwersytetu Tsing Hua na Tajwanie.

Gdy ciało oddala się od Słońca, odbijane przez nie światło słabnie w zastraszającym tempie – dwukrotne zwiększenie odległości oznacza aż 16-krotnie słabsze światło odbite (zgodnie z zasadą odwrotności czwartej potęgi).

Ale z ciepłem jest inaczej. Promieniowanie cieplne, czyli tzw. promieniowanie termiczne, którym emituje każde ciało mające temperaturę wyższą niż zero absolutne, słabnie tylko czterokrotnie przy podwojeniu odległości. To właśnie tę subtelną, ale znaczącą różnicę postanowiono wykorzystać.

Więcej na Spider’s Web:

AKARI: japoński teleskop, który widzi to, czego nie widać

Zespół badaczy sięgnął po dane z teleskopu AKARI — japońskiego satelity, który w latach 2006–2011 wykonał najdokładniejsze pełnosferyczne przeglądy nieba w dalekiej podczerwieni.

A to właśnie w tym zakresie Planeta Dziewiąta, mimo swego mroźnego charakteru, powinna się ujawnić jako delikatna poświata termiczna.

W dodatku AKARI miał ogromną przewagę nad teleskopami naziemnymi. Działał poza atmosferą Ziemi, która skutecznie blokuje większość promieniowania podczerwonego. Dzięki temu mógł dostrzec choćby bardzo słabe źródła ciepła, takie jak hipotetyczna lodowa planeta na rubieżach Układu Słonecznego.

Detektywi wśród gwiazd

Naukowcy nie działali na ślepo. Skorzystali z komputerowych symulacji, które przewidziały, w której części nieba Planeta Dziewiąta powinna się znajdować, biorąc pod uwagę dziwne zachowania obiektów w pasie Kuipera. Następnie zaczęli przeszukiwać odpowiednie fragmenty danych z teleskopu AKARI, wypatrując obiektów, które nie są ani gwiazdami, ani galaktykami, ani przypadkowymi rozbłyskami czy śmieciami kosmicznymi.

Jak to możliwe? Planeta Dziewiąta nie powinna poruszać się szybko. Z naszej perspektywy będzie wyglądać niemal jak nieruchomy punkt przez jeden dzień, ale jej ruch stanie się widoczny w skali tygodni lub miesięcy. To pozwala ją odróżnić od większości innych obiektów, które albo się nie poruszają wcale (jak odległe galaktyki), albo poruszają się zbyt gwałtownie (jak planetoidy w pobliżu Ziemi).

Po długiej analizie zespół zidentyfikował dwa obiekty, które pasują do wszystkich przewidywań. Znajdują się tam, gdzie powinny. Emitują tyle promieniowania cieplnego, ile powinna emitować Planeta Dziewiąta. I nie są znane z wcześniejszych obserwacji. Co więcej, oba obiekty zostały wychwycone na wielu zdjęciach wykonanych w różnych momentach.

Czy to już? Jeszcze nie — ale jesteśmy bliżej niż kiedykolwiek

To nie pozostało moment, w którym możemy powiedzieć: znaleźliśmy ją. Potrzebne są dalsze obserwacje. Trzeba dokładnie sprawdzić, czy te obiekty rzeczywiście poruszają się w sposób, którego oczekiwalibyśmy po odległej planecie krążącej po eliptycznej orbicie wokół Słońca.

Może się też okazać, iż jeden (albo oba) z kandydatów to bardzo odległe galaktyki, które przez przypadek emitują światło w sposób podobny do Planety Dziewiątej.

Ale to, co udało się osiągnąć badaczom, to ogromny krok naprzód. Po raz pierwszy mamy namacalne ślady, a nie tylko przypuszczenia oparte na matematyce i dziwnych orbitach odległych obiektów. Publikacja ich pracy w renomowanym Publications of the Astronomical Society of Australia tylko podkreśla wagę odkrycia.

Gdyby Planeta Dziewiąta faktycznie została potwierdzona, zmieniłoby to wszystko. Nasze rozumienie Układu Słonecznego, jego granic, historii formowania się planet, a choćby mechaniki orbitalnej, musiałoby zostać przepisane na nowo. Otworzyłoby to też nowe pytania: czy poza nią pozostało coś? Jak wiele nieznanych obiektów kryje się w ciemności?