La réponse au mystère de la planète 9 peut venir plus tôt que vous ne le pensez

Les astronomes savent très peu du système solaire le plus éloigné – Neptune, Pluton et la lointaine ceinture de Kuiper. Au cours des sept dernières années, certains scientifiques ont observé certaines anomalies gravitationnelles dans cette région mystérieuse, arguant qu’un monde inconnu appelé Planet Nine doit se cacher sur les bords extérieurs de notre arrière-cour galactique.

Si cela était vrai, cette planète ne serait pas comme les autres dans le système solaire. À 10 fois la taille de la Terre, il faudrait environ 10 000 à 20 000 ans pour orbiter autour du Soleil. En comparaison, Neptune ne met que 165 ans pour faire le même voyage.

Mais il existe une autre explication à ces anomalies : certains astronomes pensent que cela peut s’expliquer par les corps glacés de toute une ceinture, dont certains peuvent être aussi grands que la Terre.

Dans deux ans, le destin de Planet Nine, sa nouvelle ceinture spatiale et d’autres explications alternatives seront testés lorsque l’observatoire Vera C. Rubin ouvrira pour la première fois. L’observatoire perché du centre du Chili commencera son enquête sur le patrimoine spatial et temporel (LSST) en 2024. Lorsque ce télescope de nouvelle génération sera mis en service, il pourra détecter des milliers d’objets dont nous ignorons l’existence et changer complètement tout ce que nous savons sur notre système solaire.

Apporter une nouvelle opportunité – En 2016, les astronomes de Caltech Mike Brown et Konstantin Batygin ont émis l’hypothèse que certains des phénomènes qui grattent la tête dans le système solaire externe – en particulier les orbites étranges et extrêmes des planètes naines et d’autres objets glacés pointant tous vers la même partie de l’espace – pourraient être expliqués. par l’existence d’une neuvième planète.

Ce monde supposé devrait avoir à peu près la taille de Neptune, et son approche la plus proche du Soleil, ou périhélie, serait de 300 UA (la distance entre la Terre et le Soleil est de 1 UA), soit environ 27,9. milliard milles. En comparaison, le périhélie de Pluton n’est que de 29,6 UA.

La planète neuf a probablement éjecté des objets gauchers sur leurs étranges orbites.Caltech

Si les neuf planètes sont réelles, ce ne serait pas la première planète à être découverte à cause de la force qu’elle exerce sur d’autres objets. En 1846, les scientifiques savaient qu’en raison d’anomalies trouvées dans l’orbite d’Uranium, il devait y avoir un autre monde là-bas. Après les calculs élégamment complexes de l’astronome français Urbain Le Verrier, Neptune a été découvert peu après. Avance rapide jusqu’au 21e siècle et certains astronomes pensent que l’histoire se répétera.

Certains… mais pas tous.

“Si la planète neuf est réelle, elle serait sur une orbite si étrange et si éloignée du système solaire qu’elle poserait un véritable défi à nos idées sur la formation et la dynamique des planètes”, a déclaré Ann-Marie Madigan, professeure agrégée d’astrophysique. Université du Colorado, Boulder parle Inversement proportionnel. “Il n’y a rien de normal sur cette planète.”

C’est pourquoi Madigan ne recherche pas qu’une seule planète – elle recherche toute une ceinture d’objets célestes. Comme Planet Nine, ce serait le projet de ceinture Zderic-Madigan ou ZM vraiment là, bien au-delà de la ceinture de Kuiper, avec certains de ses corps les plus proches à plus de deux fois plus loin du Soleil que le périhélie de Pluton. Contrairement à la ceinture de Kuiper, cette ceinture ZM s’écarte du plan d’orbite, révèle des amas d’orbite et contient jusqu’à 10 masses terrestres, similaires à la prédiction des neuf masses de la planète. Étant donné que la ceinture de Kuiper contient moins de masse qu’une seule Terre, de nombreux débris inconnus y flottent.

Les simulations en cours se sont concentrées sur les interactions gravitationnelles entre cette ceinture hypothétique. Madigan et son équipe ont découvert que leur théorie expliquait pourquoi certains corps orbitent uniformément autour du Soleil d’une manière si étrange. Madigan pense que certaines des planètes naines déjà découvertes, telles que Sedna et le VP113 de 2012, surnommé Biden (oui, ce Biden qui était vice-président à l’époque), sont membres de cette ceinture ZM. Le périhélie de Sedna, par exemple, est de 76 UA et peut représenter le bord intérieur de cette ceinture hypothétique. Si cela est vrai, alors des milliers d’objets similaires attendent toujours d’être découverts en dehors de celui-ci.

“Si vous ne pouvez pas comprendre comment Planet Nine est arrivé là, vous ne pouvez pas résoudre toute l’histoire”, déclare Madigan.

“[With our theory] nous comprenons chaque étape… vous n’avez besoin de rien de nouveau dans le système solaire. Il suffit de considérer la gravité de ces petits corps.

Les travaux antérieurs de Madigan sur la façon dont les étoiles orbitent autour de trous noirs super massifs (comme celui trouvé au centre de notre galaxie) l’ont inspiré à explorer si quelque chose de similaire pourrait se produire dans notre système solaire à plus petite échelle. Selon ses recherches, un disque stellaire rend le disque instable en raison de la rotation interstellaire gravitationnelle autour d’un trou noir massif. Les étoiles sautent lentement du plan orbital et commencent à s’accumuler.

Lorsque des preuves d’une étrange accumulation de corps orbitaux en dehors du système solaire ont commencé à apparaître en 2014, Madigan a remarqué une ressemblance stupéfiante. “La chose que je recherche sur les étoiles en orbite autour des trous noirs supermassifs se rassemblent exactement de la même manière.”

Le bracelet ZM n’est pas la seule alternative au mystère des neuf planètes. Les astronomes de Harvard pensent que cet effet gravitationnel inexplicable pourrait provenir d’un trou noir primitif de la taille d’un pamplemousse. D’autres, en revanche, pensent que tout cela n’est qu’un problème de mauvaise taille d’échantillon et de biais de sélection, suggérant que Planet Nine ou toute autre théorie n’est pas nécessaire.

Les astronomes ont besoin de plus de preuves pour trouver la vraie réponse – et ils en obtiendront beaucoup.

L’extrémité supérieure du télescope Vera C. Rubin. H Stockebrand / Rubin Obs / NSF / AURA

Les yeux vers le ciel – Bien que le LSST ait plusieurs objectifs scientifiques, l’un des plus importants est la cartographie du système solaire externe avec son miroir de 8,4 mètres de large pour trouver des objets non détectés auparavant par d’autres télescopes.

Mario Jurić travaille sur le projet LSST de l’Observatoire Vera C. Rubin depuis 15 ans. En tant que directeur de l’Institut de recherche intensive en données en astrophysique et cosmologie (DiRAC) de l’Université de Washington, Jurić et son équipe se concentrent sur les objets observables qui changent de position, qu’il s’agisse d’un trou noir mangeur de supernova ou d’un neuvième théoriquement invisible. une planète qui voyage à travers notre système solaire.

“Les gens ont tendance à se concentrer sur les télescopes de 30 mètres car ils sont grands et chers”, explique Jurić. Inversement proportionnel. “Rubin sera là dans deux ans… [and] cette chose réécrit les manuels.

Selon Jurić, il y a environ 4 000 objets dans le système solaire externe. Il estime qu’au cours des deux premières années de la mission LSST, ce nombre devrait passer à au moins 40 000 – pas même 100 000 sites ne sont exclus. LSST atteint cette capacité de cartographie impressionnante avec un matériel de haute technologie. Plus important encore, un logiciel puissant capable de parcourir une quantité insensée de données et de servir les parties les plus importantes pour les astronomes humains.

Jurić ne croit peut-être pas aux neuf planètes (il plaisante en disant qu’un de ses étudiants l’appelle “Planet Néin”), Mais il suit partout où mènent les observations LSST – Planet Nine, un nouveau bracelet ZM, ou même rien.

“Nous avons ce télescope unique qui peut aller très loin et cartographier le système solaire de manière plus approfondie que jamais”, déclare Jurić. “Pouvons-nous l’utiliser pour confirmer ou réfuter les théories selon lesquelles il pourrait y avoir quelque chose dans le système solaire externe que nous ne connaissons pas encore ?”

Selon les simulations, la réponse est oui. En préparation de la mission LSST, Jurić et son équipe ont effectué plusieurs simulations pour déterminer si ce nouveau télescope détecterait des objets sous l’hypothèse Madigan ZM Belt. Compte tenu de la taille, de la distance et de la surface réfléchissante de ces objets, l’équipe a conclu avec succès que le LSST fournit des preuves solides pour ou contre la théorie de Madigan.

Le support le plus solide pour la ceinture ZM est lorsque LSST peut trouver de nombreuses planètes naines, des corps de taille lunaire ou d’autres objets glacés avec des orbites encore plus grandes que Sedna. S’ils sont trouvés en grand nombre, leur présence peut indiquer qu’il y a suffisamment de masse dans toute cette zone pour expliquer les anomalies gravitationnelles du système solaire. Lorsque ces corps sont très peu nombreux, d’autres explications, comme les neuf planètes, deviennent plus plausibles.

Dans tous les cas, Jurić est convaincu qu’au cours des deux premières années de fonctionnement de LSST, nous obtiendrons une réponse à ce qui se passe réellement là-bas. “LSST détecte immédiatement les objets qu’ils prédisent”, dit-il. “Dans la recherche sur le système solaire, ce sera une affaire d’une génération.”

LSST révèle les secrets du système solaire et de sa formation, brossant un tableau plus complet de ce à quoi il ressemble aujourd’hui.

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