El Planeta Nueve es un hipotético noveno planeta en la región exterior del Sistema Solar . [2] [4] Sus efectos gravitacionales podrían explicar la peculiar agrupación de órbitas de un grupo de objetos transneptunianos extremos (ETNO), cuerpos más allá de Neptuno que orbitan alrededor del Sol a distancias promedio de más de 250 veces la de la Tierra. Estos ETNO tienden a acercarse más al Sol en un sector y sus órbitas tienen una inclinación similar. Estas alineaciones sugieren que un planeta no descubierto puede estar guiando las órbitas de los objetos más distantes conocidos del Sistema Solar . [4] [5] [6] Sin embargo, algunos astrónomos cuestionan esta conclusión y, en cambio, afirman que la agrupación de las órbitas de los ETNO se debe a sesgos de observación, resultantes de la dificultad de descubrir y rastrear estos objetos durante gran parte del año. [7]
Basado en consideraciones anteriores, este hipotético planeta del tamaño de una súper Tierra habría tenido una masa prevista de cinco a diez veces la de la Tierra, y una órbita alargada de 400 a 800 veces más lejos del Sol que la Tierra. La estimación de la órbita se perfeccionó en 2021, lo que resultó en un semieje mayor algo más pequeño de 380+
140-80AU. [3] Esto se actualizó poco después a 460+
160-100AU. [1] Konstantin Batygin y Michael Brown sugirieron que el Planeta Nueve puede ser el núcleo de un planeta gigante que fue expulsado de su órbita original por Júpiter durante la génesis del Sistema Solar. Otros propusieron que el planeta fue capturado de otra estrella, [8] alguna vez fue un planeta rebelde , o que se formó en una órbita distante y fue arrastrado a una órbita excéntrica por una estrella que pasaba. [4]
Aunque los estudios del cielo como el Wide-field Infrarrojo Survey Explorer (WISE) y Pan-STARRS no detectaron el Planeta Nueve, no han descartado la existencia de un objeto del diámetro de Neptuno en el Sistema Solar exterior. [9] [10] La capacidad de estos estudios del cielo anteriores para detectar el Planeta Nueve dependía de su ubicación y características. Se están realizando más estudios de las regiones restantes utilizando NEOWISE y el telescopio Subaru de 8 metros . [11] [12] A menos que se observe el Planeta Nueve, su existencia sigue siendo puramente conjetural. Se han propuesto varias hipótesis alternativas para explicar la agrupación observada de objetos transneptunianos (TNO).
Tras el descubrimiento de Neptuno en 1846, hubo considerables especulaciones sobre la posibilidad de que existiera otro planeta más allá de su órbita. La más conocida de estas teorías predijo la existencia de un planeta distante que influyeba en las órbitas de Urano y Neptuno . Después de extensos cálculos, Percival Lowell predijo la posible órbita y ubicación del hipotético planeta transneptuniano y comenzó una extensa búsqueda del mismo en 1906. Llamó al hipotético objeto Planeta X , nombre utilizado anteriormente por Gabriel Dallet. [13] [14] Clyde Tombaugh continuó la búsqueda de Lowell y en 1930 descubrió Plutón , pero pronto se determinó que era demasiado pequeño para calificarlo como el Planeta X de Lowell. [15] Después del sobrevuelo de Neptuno de la Voyager 2 en 1989, la diferencia entre Se determinó que la órbita predicha y observada de Urano se debió al uso de una masa de Neptuno previamente inexacta. [dieciséis]
Los intentos de detectar planetas más allá de Neptuno por medios indirectos, como la perturbación orbital, se remontan a antes del descubrimiento de Plutón. Entre los primeros estuvo George Forbes que postuló la existencia de dos planetas transneptunianos en 1880. Uno tendría una distancia media al Sol, o semieje mayor , de 100 unidades astronómicas (UA), 100 veces la de la Tierra. El segundo tendría un semieje mayor de 300 UA. Su trabajo se considera similar a las teorías más recientes del Planeta Nueve en el sentido de que los planetas serían responsables de una agrupación de las órbitas de varios objetos, en este caso la agrupación de distancias de afelio de cometas periódicas cercanas a 100 y 300 AU. Esto es similar a cómo las distancias de afelio de los cometas de la familia de Júpiter se agrupan cerca de su órbita. [17] [18]
El descubrimiento de la peculiar órbita de Sedna en 2004 llevó a especular que se había encontrado con un cuerpo masivo distinto de uno de los planetas conocidos. La órbita de Sedna es desprendida , con una distancia de perihelio de 76 AU que es demasiado grande para deberse a interacciones gravitacionales con Neptuno. Varios autores propusieron que Sedna entró en esta órbita después de encontrarse con un cuerpo masivo como un planeta desconocido en una órbita lejana, un miembro del cúmulo abierto que se formó con el Sol u otra estrella que luego pasó cerca del Sistema Solar. [19] [20] El anuncio en marzo de 2014 del descubrimiento de un segundo sednoide con una distancia de perihelio de 80 AU, 2012 VP 113 , en una órbita similar llevó a una renovada especulación de que una súper Tierra desconocida permanecía en el distante Sistema Solar. . [21] [22]
En una conferencia en 2012, Rodney Gomes propuso que un planeta no detectado era responsable de las órbitas de algunos ETNO con órbitas separadas y de los grandes centauros semieje mayor , pequeños cuerpos del Sistema Solar que cruzan las órbitas de los planetas gigantes. [23] [24] El planeta propuesto con la masa de Neptuno estaría en una órbita distante (1500 AU), excéntrica ( excentricidad 0,4) e inclinada ( inclinación 40°). Al igual que el Planeta Nueve, haría oscilar el perihelio de objetos con semiejes mayores de más de 300 UA, llevando algunos a órbitas que cruzan planetas y otros a órbitas separadas como la de Sedna. En 2015 se publicó un artículo de Gomes, Soares y Brasser, que detalla sus argumentos. [25]
En 2014, los astrónomos Chad Trujillo y Scott S. Sheppard notaron las similitudes en las órbitas de Sedna y 2012 VP 113 y varios otros ETNO. Propusieron que un planeta desconocido en una órbita circular entre 200 y 300 UA estaba perturbando sus órbitas. [5] Más tarde ese año, Raúl y Carlos de la Fuente Marcos argumentaron que dos planetas masivos en resonancia orbital eran necesarios para producir las similitudes de tantas órbitas, 13 conocidas en ese momento. [26] Utilizando una muestra más grande de 39 ETNO, estimaron que el planeta más cercano tenía un semieje mayor en el rango de 300 a 400 AU, una excentricidad relativamente baja y una inclinación de casi 14 grados. [27]
A principios de 2016, Batygin y Brown del Instituto de Tecnología de California describieron cómo el Planeta Nueve podría explicar las órbitas similares de seis ETNO y propusieron una posible órbita para el planeta. [4] Esta hipótesis también podría explicar los ETNO con órbitas perpendiculares a los planetas interiores [4] y otros con inclinaciones extremas, [29] y se había ofrecido como explicación de la inclinación del eje del Sol . [30]
Inicialmente se planteó la hipótesis de que el Planeta Nueve seguía una órbita elíptica alrededor del Sol con una excentricidad de0,2 a 0,5 , y se estimó que su semieje mayor era400 a 800 AU , [B] aproximadamente de 13 a 26 veces la distancia de Neptuno al Sol. Al planeta le tomaría entre 10.000 y 20.000 años realizar una órbita completa alrededor del Sol, y se proyectó que su inclinación con respecto a la eclíptica , el plano de la órbita de la Tierra, sería15° a 25° . [2] [31] [C] El afelio, o punto más alejado del Sol, estaría en la dirección general de la constelación de Tauro , [32] mientras que el perihelio, el punto más cercano al Sol, estaría en la dirección general dirección de las áreas meridionales de Serpens (Caput), Ophiuchus y Libra . [33] [34] Brown cree que si el Planeta Nueve existe, una sonda podría alcanzarlo en tan solo 20 años utilizando una trayectoria de tirachinas motorizada alrededor del Sol. [35]
Se estima que el planeta tiene de 5 a 10 veces la masa de la Tierra y un radio de 2 a 4 veces el de la Tierra. [2] Brown piensa que si el Planeta Nueve existe, su masa es suficiente para limpiar su órbita de grandes cuerpos en 4.500 millones de años, la edad del Sistema Solar, y que su gravedad domina el borde exterior del Sistema Solar, lo cual es suficiente. para convertirlo en un planeta según las definiciones actuales . [36] El astrónomo Jean-Luc Margot también ha declarado que el Planeta Nueve satisface sus criterios y calificaría como planeta si se detecta. [37] [38]
Se han examinado varios orígenes posibles del Planeta Nueve, incluida su expulsión de la vecindad de los planetas gigantes conocidos, su captura de otra estrella y su formación in situ . En su artículo inicial, Batygin y Brown propusieron que el Planeta Nueve se formó más cerca del Sol y fue expulsado a una órbita excéntrica distante luego de un encuentro cercano con Júpiter o Saturno durante la época nebular. [4] Luego, la gravedad de una estrella cercana o el arrastre de los restos gaseosos de la nebulosa solar [39] redujeron la excentricidad de su órbita. Este proceso elevó su perihelio, dejándolo en una órbita muy amplia pero estable más allá de la influencia de los demás planetas. [40] [41]
Las probabilidades de que esto ocurra se han estimado en un pequeño porcentaje. [42] Si no hubiera sido arrojado a los confines más lejanos del Sistema Solar, el Planeta Nueve podría haber acumulado más masa del disco protoplanetario y haberse convertido en el núcleo de un gigante gaseoso o de hielo . [36] [43] En cambio, su crecimiento se detuvo temprano, dejándolo con una masa menor que Urano o Neptuno. [44]
La fricción dinámica de un enorme cinturón de planetesimales también podría haber permitido la captura del Planeta Nueve en una órbita estable. Modelos recientes proponen que podría haberse formado un disco de planetesimales de 60 a 130 M E cuando el gas se eliminó de las partes exteriores del disco protoplanetario. [45] A medida que el Planeta Nueve pasara a través de este disco, su gravedad alteraría las trayectorias de los objetos individuales de una manera que reduciría la velocidad del Planeta Nueve en relación con él. Esto reduciría la excentricidad del Planeta Nueve y estabilizaría su órbita. Si este disco tuviera un borde interior distante, entre 100 y 200 UA , un planeta que se encontrara con Neptuno tendría un 20% de posibilidades de ser capturado en una órbita similar a la propuesta para el Planeta Nueve, y la agrupación observada sería más probable si el borde interior estuviera en 200 UA . A diferencia de la nebulosa de gas, es probable que el disco planetesimal haya tenido una larga vida, lo que podría permitir una captura posterior. [46]
Un encuentro con otra estrella también podría alterar la órbita de un planeta distante, cambiándola de una órbita circular a una excéntrica. La formación in situ de un planeta a esta distancia requeriría un disco muy masivo y extenso, [4] o la deriva de sólidos hacia afuera en un disco disipador formando un anillo estrecho a partir del cual el planeta se fue acumulando durante mil millones de años. [47] Si un planeta se formó a una distancia tan grande mientras el Sol estaba en su cúmulo original, la probabilidad de que permanezca unido al Sol en una órbita altamente excéntrica es aproximadamente del 10%. [48] Sin embargo, mientras el Sol permaneció en el cúmulo abierto donde se formó, cualquier disco extendido habría estado sujeto a perturbaciones gravitacionales por el paso de estrellas y por pérdida de masa debido a la fotoevaporación. [2]
El Planeta Nueve podría haber sido capturado desde fuera del Sistema Solar durante un encuentro cercano entre el Sol y otra estrella. Si un planeta estuviera en una órbita distante alrededor de esta estrella, las interacciones de tres cuerpos durante el encuentro podrían alterar la trayectoria del planeta, dejándolo en una órbita estable alrededor del Sol. Un planeta originado en un sistema sin planetas con masa de Júpiter podría permanecer en una órbita excéntrica distante durante más tiempo, aumentando sus posibilidades de captura. [8] La gama más amplia de órbitas posibles reduciría las probabilidades de su captura en una órbita de inclinación relativamente baja al 1-2%. [48] Amir Siraj y Avi Loeb descubrieron que las probabilidades de que el Sol capture el Planeta Nueve aumentan 20 veces si el Sol alguna vez tuvo un compañero binario distante de igual masa. [49] [50] Este proceso también podría ocurrir con planetas rebeldes, pero la probabilidad de su captura es mucho menor, con solo un 0,05-0,10% capturado en órbitas similares a la propuesta para el Planeta Nueve. [51]
La influencia gravitacional del Planeta Nueve explicaría cuatro peculiaridades del Sistema Solar: [52]
Inicialmente se propuso que el Planeta Nueve explicara la agrupación de órbitas, mediante un mecanismo que también explicaría el alto perihelio de objetos como Sedna. La evolución de algunos de estos objetos hacia órbitas perpendiculares fue inesperada, pero se encontró que coincidía con objetos observados previamente. Más tarde se descubrió que las órbitas de algunos objetos con órbitas perpendiculares evolucionaban hacia semiejes mayores más pequeños cuando los otros planetas se incluían en las simulaciones. Aunque se han propuesto otros mecanismos para muchas de estas peculiaridades, la influencia gravitacional del Planeta Nueve es la única que explica las cuatro. Sin embargo, la gravedad del Planeta Nueve también aumentaría las inclinaciones de otros objetos que cruzan su órbita, lo que podría dejar objetos dispersos en el disco , [53] cuerpos que orbitan más allá de Neptuno con semiejes mayores superiores a 50 UA, y cometas de período corto. con una distribución de inclinación más amplia que la observada. [54] Anteriormente se planteó la hipótesis de que el Planeta Nueve era responsable de la inclinación de 6 grados del eje del Sol en relación con las órbitas de los planetas, [55] pero las actualizaciones recientes de su órbita y masa previstas limitan este cambio a ~1 grado. [2]
La agrupación de las órbitas de los TNO con grandes semiejes mayores fue descrita por primera vez por Trujillo y Sheppard, quienes notaron similitudes entre las órbitas de Sedna y 2012 VP 113 . Sin la presencia del Planeta Nueve, estas órbitas deberían distribuirse aleatoriamente, sin preferencia por ninguna dirección. Tras un análisis más detallado, Trujillo y Sheppard observaron que los argumentos del perihelio de 12 TNO con perihelio mayor que30 AU y semiejes mayores mayores que150 UA estaban agrupadas cerca de cero grados, lo que significa que se elevan a través de la eclíptica cuando están más cerca del Sol. Trujillo y Sheppard propusieron que esta alineación fue causada por un planeta masivo desconocido más allá de Neptuno a través del mecanismo Kozai . [5] Para objetos con semiejes mayores similares, el mecanismo de Kozai limitaría sus argumentos de perihelio a cerca de 0 o 180 grados. Este confinamiento permite que los objetos con órbitas excéntricas e inclinadas eviten aproximaciones cercanas al planeta porque cruzarían el plano de la órbita del planeta en sus puntos más cercanos y más alejados del Sol, y cruzarían la órbita del planeta cuando estuvieran muy por encima o por debajo de su órbita. . [26] [56] La hipótesis de Trujillo y Sheppard sobre cómo se alinearían los objetos mediante el mecanismo de Kozai ha sido suplantada por análisis y evidencia adicionales. [4]
Batygin y Brown, buscando refutar el mecanismo propuesto por Trujillo y Sheppard, también examinaron las órbitas de los TNO con grandes semiejes mayores. [4] Después de eliminar los objetos en el análisis original de Trujillo y Sheppard que eran inestables debido a acercamientos cercanos a Neptuno o fueron afectados por las resonancias de movimiento medio de Neptuno , Batygin y Brown determinaron que los argumentos del perihelio para los seis objetos restantes (Sedna, 2012 VP 113 , 474640 Alicanto , 2010 GB 174 , 2000 CR 105 y 2010 VZ 98 ) estaban agrupados alrededor318° ± 8° . Este hallazgo no concordaba con cómo el mecanismo de Kozai tendería a alinear órbitas con argumentos de perihelio a 0° o 180°. [4] [D]
Batygin y Brown también encontraron que las órbitas de los seis ETNO con semieje mayor superior a 250 AU y perihelio más allá de 30 AU (Sedna, 2012 VP 113 , Alicanto, 2010 GB 174 , 2007 TG 422 y 2013 RF 98 ) estaban alineadas en el espacio con su perihelio aproximadamente en la misma dirección, lo que resulta en una agrupación de sus longitudes de perihelio , el lugar donde realizan sus máximos acercamientos al Sol. Las órbitas de los seis objetos también estaban inclinadas con respecto a la de la eclíptica y aproximadamente coplanares , produciendo una agrupación de sus longitudes de nodos ascendentes , las direcciones donde cada uno se eleva a través de la eclíptica. Determinaron que había sólo un 0,007% de probabilidad de que esta combinación de alineamientos se debiera al azar. [4] [57] [58] Estos seis objetos habían sido descubiertos mediante seis estudios diferentes en seis telescopios. Eso hizo menos probable que la acumulación se debiera a un sesgo de observación, como apuntar un telescopio a una parte particular del cielo. La agrupación observada debería desaparecer en unos pocos cientos de millones de años debido a que las ubicaciones del perihelio y los nodos ascendentes cambian o precesan a diferentes ritmos debido a sus variados semiejes mayores y excentricidades. [E] Esto indica que la agrupación no podría deberse a un evento en el pasado distante, [4] por ejemplo una estrella que pasa, [59] y lo más probable es que se mantenga por el campo gravitacional de un objeto que orbita alrededor del Sol. [4]
Dos de los seis objetos ( 2013 RF 98 y Alicanto) también tienen órbitas y espectros muy similares. [60] [61] Esto ha llevado a la sugerencia de que eran un objeto binario interrumpido cerca del afelio durante un encuentro con un objeto distante. La interrupción de una binaria requeriría un encuentro relativamente cercano, lo que resulta menos probable a grandes distancias del Sol. [62]
En un artículo posterior, Trujillo y Sheppard observaron una correlación entre la longitud del perihelio y el argumento del perihelio de los TNO con semiejes mayores superiores a 150 AU. Aquellos con una longitud de perihelio de 0 a 120° tienen argumentos de perihelio entre 280 y 360°, y aquellos con una longitud de perihelio entre 180° y 340° tienen argumentos de perihelio entre 0° y 40°. La significación estadística de esta correlación fue del 99,99%. Sugirieron que la correlación se debe a que las órbitas de estos objetos evitan aproximaciones cercanas a un planeta masivo al pasar por encima o por debajo de su órbita. [63]
Un artículo de 2017 de Carlos y Raúl de la Fuente Marcos señaló que la distribución de las distancias a los nodos ascendentes de los ETNO, y los de centauros y cometas con grandes semiejes mayores, puede ser bimodal . Sugieren que se debe a que los ETNO evitan acercarse a un planeta con un semieje mayor de 300 a 400 AU. [64] [65] Con más datos (40 objetos), la distribución de las distancias nodales mutuas de los ETNO muestra una asimetría estadísticamente significativa entre las distancias nodales mutuas ascendentes y descendentes más cortas que pueden no deberse a un sesgo de observación, sino probablemente el resultado de perturbaciones externas. [66] [67]
La agrupación de las órbitas de los ETNO y la elevación de su perihelio se reproduce en simulaciones que incluyen el Planeta Nueve. En simulaciones realizadas por Batygin y Brown, enjambres de objetos de disco dispersos con semiejes mayores de hasta 550 AU que comenzaron con orientaciones aleatorias fueron esculpidos en grupos aproximadamente colineales y coplanares de órbitas espacialmente confinadas por un enorme planeta distante en una órbita altamente excéntrica. Esto dejó a la mayoría del perihelio de los objetos apuntando en direcciones similares y las órbitas de los objetos con inclinaciones similares. Muchos de estos objetos entraron en órbitas de perihelio alto como Sedna y, inesperadamente, algunos entraron en órbitas perpendiculares que Batygin y Brown advirtieron más tarde que habían sido observadas previamente. [4]
En su análisis original, Batygin y Brown descubrieron que la distribución de las órbitas de los primeros seis ETNO se reproducía mejor en simulaciones utilizando un planeta de 10 masas terrestres [F] en la siguiente órbita: [G]
Estos parámetros para Planet Nine producen diferentes efectos simulados en los TNO. Los objetos con un semieje mayor superior a 250 AU están fuertemente antialineados con el Planeta Nueve, con el perihelio opuesto al perihelio del Planeta Nueve. Los objetos con semiejes mayores entre 150 AU y 250 AU están débilmente alineados con el Planeta Nueve, con el perihelio en la misma dirección que el perihelio del Planeta Nueve. Se encuentra poco efecto en objetos con semiejes mayores de menos de 150 AU. [9] Las simulaciones también revelaron que los objetos con semieje mayor mayor que250 AU podrían tener órbitas estables y alineadas si tuvieran excentricidades más bajas. Estos objetos aún no han sido observados. [4]
También se examinaron otras posibles órbitas para el Planeta Nueve, con semiejes mayores entre400 UA y1500 AU , excentricidades de hasta 0,8 y una amplia gama de inclinaciones. Estas órbitas producen resultados variados. Batygin y Brown descubrieron que era más probable que las órbitas de los ETNO tuvieran inclinaciones similares si el Planeta Nueve tenía una inclinación mayor, pero la antialineación también disminuía. [9] Simulaciones de Becker et al. demostró que sus órbitas eran más estables si el Planeta Nueve tenía una excentricidad menor, pero que la antialineación era más probable con excentricidades más altas. [69] Lawler y otros. Descubrió que la población capturada en resonancias orbitales con el Planeta Nueve era menor si tenía una órbita circular, y que menos objetos alcanzaban órbitas de alta inclinación. [70] Investigaciones de Cáceres et al. demostró que las órbitas de los ETNO estarían mejor alineadas si el Planeta Nueve tuviera una órbita de perihelio más baja, pero su perihelio tendría que ser superior a 90 AU. [71] Investigaciones posteriores de Batygin et al. descubrió que las órbitas de mayor excentricidad reducían las inclinaciones promedio de las órbitas de los ETNO. [2] Si bien hay muchas combinaciones posibles de parámetros orbitales y masas para el Planeta Nueve, ninguna de las simulaciones alternativas fue mejor para predecir la alineación observada de los ETNO originales. El descubrimiento de objetos adicionales distantes del Sistema Solar permitiría a los astrónomos hacer predicciones más precisas sobre la órbita del hipotético planeta. Estos también pueden proporcionar mayor apoyo o refutación de la hipótesis del Planeta Nueve. [72] [73]
Las simulaciones que incluyeron la migración de planetas gigantes dieron como resultado una alineación más débil de las órbitas de los ETNO. [54] La dirección de alineación también cambió, de más alineada a antialineada con un semieje mayor creciente, y de antialineada a alineada con una distancia del perihelio creciente. Esto último daría como resultado que las órbitas de los sednoides estuvieran orientadas en sentido opuesto a la mayoría de los otros ETNO. [53]
Planet Nine modifica las órbitas de los ETNO mediante una combinación de efectos. En escalas de tiempo muy largas, el Planeta Nueve ejerce un par sobre las órbitas de los ETNO que varía con la alineación de sus órbitas con las del Planeta Nueve. Los intercambios resultantes de momento angular hacen que los perihelios se eleven, colocándolos en órbitas similares a las de Sedna, y luego caigan, devolviéndolos a sus órbitas originales después de varios cientos de millones de años. El movimiento de sus direcciones de perihelio también se invierte cuando sus excentricidades son pequeñas, manteniendo los objetos antialineados, ver curvas azules en el diagrama, o curvas rojas alineadas. En escalas de tiempo más cortas, las resonancias de movimiento medio con el Planeta Nueve proporcionan protección de fase, que estabiliza sus órbitas alterando ligeramente los semiejes mayores de los objetos, manteniendo sus órbitas sincronizadas con las del Planeta Nueve y evitando aproximaciones cercanas. La gravedad de Neptuno y los otros planetas gigantes, y la inclinación de la órbita del Planeta Nueve debilitan esta protección. Esto da como resultado una variación caótica de los semiejes mayores a medida que los objetos saltan entre resonancias, incluidas resonancias de alto orden como 27:17, en escalas de tiempo de millones de años. [75] Las resonancias de movimiento medio pueden no ser necesarias para la supervivencia de los ETNO si tanto ellos como el Planeta Nueve están en órbitas inclinadas. [76] Los polos orbitales de los objetos precesan alrededor, o rodean, el polo del plano de Laplace del Sistema Solar . En los grandes semiejes mayores, el plano de Laplace está deformado hacia el plano de la órbita del Planeta Nueve. Esto hace que los polos orbitales de los ETNO estén, en promedio, inclinados hacia un lado y que las longitudes de sus nodos ascendentes se agrupen. [75]
Planet Nine puede colocar ETNO en órbitas aproximadamente perpendiculares a la eclíptica. [77] [78] Se han observado varios objetos con inclinaciones elevadas, superiores a 50°, y semiejes mayores grandes, superiores a 250 AU. [79] Estas órbitas se producen cuando algunos ETNO de baja inclinación entran en una resonancia secular con el Planeta Nueve al alcanzar órbitas de baja excentricidad. La resonancia hace que aumenten sus excentricidades e inclinaciones, lo que lleva a los eTNO a órbitas perpendiculares con perihelio bajo donde se observan más fácilmente. Luego, los ETNO evolucionan hacia órbitas retrógradas con excentricidades más bajas, después de lo cual pasan por una segunda fase de órbitas perpendiculares de alta excentricidad, antes de regresar a órbitas de baja excentricidad e inclinación. La resonancia secular con el Planeta Nueve implica una combinación lineal de los argumentos de la órbita y las longitudes del perihelio: Δϖ – 2ω. A diferencia del mecanismo de Kozai, esta resonancia hace que los objetos alcancen sus excentricidades máximas cuando se encuentran en órbitas casi perpendiculares. En las simulaciones realizadas por Batygin y Morbidelli esta evolución fue relativamente común: el 38% de los objetos estables la experimentaron al menos una vez. [75] Los argumentos del perihelio de estos objetos están agrupados cerca o en oposición al Planeta Nueve y sus longitudes de nodo ascendente están agrupadas alrededor de 90° en cualquier dirección desde el Planeta Nueve cuando alcanzan el perihelio bajo. [4] [76] Esto concuerda aproximadamente con las observaciones con las diferencias atribuidas a encuentros distantes con los planetas gigantes conocidos. [4]
Los efectos combinados del Planeta Nueve y los otros planetas gigantes pueden generar una población de TNO de alta inclinación con semiejes mayores de menos de 100 AU. Los ETNO que entran en órbitas perpendiculares tienen perihelio lo suficientemente bajo como para que sus órbitas se crucen con las de Neptuno u otros planetas gigantes. Un encuentro con uno de estos planetas puede reducir el semieje mayor de un ETNO por debajo de 100 AU, donde las órbitas del objeto ya no están controladas por el Planeta Nueve, dejándolo en una órbita como 2008 KV 42 . La distribución orbital prevista para el más longevo de estos objetos no es uniforme. La mayoría tendría órbitas con perihelio que oscilarían entre 5 AU y 35 AU e inclinaciones inferiores a 110°; más allá de un espacio con pocos objetos habría otros con inclinaciones cercanas a los 150° y perihelio cercano a las 10 UA. [29] Anteriormente se propuso que estos objetos se originaron en la Nube de Oort , [80] una nube teórica de planetesimales helados que rodean el Sol a distancias de 2.000 a 200.000 AU. [81] Sin embargo, en las simulaciones sin el Planeta Nueve se produce un número insuficiente de la nube de Oort en relación con las observaciones. [53] Algunos de los TNO de alta inclinación pueden convertirse en troyanos de Júpiter retrógrados . [82]
El Planeta Nueve alteraría las regiones de origen y la distribución de inclinación de los cometas. En las simulaciones de la migración de los planetas gigantes descritas por el modelo de Niza se capturan menos objetos en la nube de Oort cuando se incluye el Planeta Nueve. Otros objetos serían capturados en una nube de objetos controlada dinámicamente por el Planeta Nueve. Esta nube del Planeta Nueve, compuesta por ETNO y objetos perpendiculares, se extendería desde semiejes mayores de 200 AU a 3000 AU y contendría aproximadamente entre 0,3 y 0,4 masas terrestres. [54] [70] Cuando el perihelio de los objetos en la nube del Planeta Nueve cae lo suficientemente bajo como para que puedan encontrarse con los otros planetas, algunos se dispersarían en órbitas que ingresan al Sistema Solar interior, donde podrían observarse como cometas. Si el Planeta Nueve existe, estos constituirían aproximadamente un tercio de los cometas tipo Halley . Las interacciones con el Planeta Nueve también aumentarían las inclinaciones de los objetos del disco dispersos que cruzan su órbita. Esto podría dar como resultado más inclinaciones moderadas de 15 a 30 grados de las observadas. [53] Las inclinaciones de los cometas de la familia de Júpiter derivados de esa población también tendrían una distribución de inclinación más amplia que la observada. [54] [83] Estimaciones recientes de una masa y excentricidad más pequeñas para el Planeta Nueve reducirían su efecto sobre estas inclinaciones. [2]
En febrero de 2019, el total de ETNO que se ajustaban a la hipótesis original de tener un semieje mayor de más de 250 AU había aumentado a 14 objetos. Los parámetros orbitales del Planeta Nueve favorecidos por Batygin y Brown después de un análisis utilizando estos objetos fueron: [2]
En agosto de 2021, Batygin y Brown volvieron a analizar los datos relacionados con las observaciones de ETNO, teniendo en cuenta los sesgos de observación, y descubrieron que las observaciones eran más probables en algunas direcciones que en otras. Afirmaron que la agrupación orbital observada "sigue siendo significativa con un nivel de confianza del 99,6%". [3] Combinando sesgos de observación con simulaciones numéricas, predijeron las características del Planeta Nueve: [3]
Batygin fue cauteloso al interpretar los resultados de la simulación desarrollada para su artículo de investigación y el de Brown, diciendo: "Hasta que el Planeta Nueve sea captado por la cámara, no cuenta como real. Todo lo que tenemos ahora es un eco". [84] En 2016, Brown estimó las probabilidades de la existencia del Planeta Nueve en aproximadamente el 90%. [36] Greg Laughlin , uno de los pocos investigadores que conocía de antemano este artículo, da una estimación del 68,3%. [6] Otros científicos escépticos exigen más datos en términos de KBO adicionales para ser analizados o evidencia final a través de confirmación fotográfica. [85] [73] [86] Brown, aunque acepta el punto de vista de los escépticos, todavía piensa que hay suficientes datos para montar una búsqueda de un nuevo planeta. [87]
La hipótesis del Planeta Nueve cuenta con el apoyo de varios astrónomos y académicos. En enero de 2016, Jim Green , director de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA , dijo que "la evidencia es más sólida ahora que antes". [88] Pero Green también advirtió sobre la posibilidad de otras explicaciones para el movimiento observado de ETNO distantes y, citando a Carl Sagan , dijo, "afirmaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria". [36] El profesor del Instituto de Tecnología de Massachusetts, Tom Levenson, concluyó que, por ahora, el Planeta Nueve parece la única explicación satisfactoria para todo lo que ahora se sabe sobre las regiones exteriores del Sistema Solar. [84] El astrónomo Alessandro Morbidelli , que revisó el artículo de investigación para The Astronomical Journal , estuvo de acuerdo y dijo: "No veo ninguna explicación alternativa a la ofrecida por Batygin y Brown". [6] [36]
La astrónoma Renu Malhotra sigue siendo agnóstica sobre el Planeta Nueve, pero señaló que ella y sus colegas han descubierto que las órbitas de los ETNO parecen inclinadas de una manera que es difícil de explicar de otra manera. "La cantidad de deformación que vemos es una locura", dijo. "Para mí, es la evidencia más intrigante del Planeta Nueve que he encontrado hasta ahora". [89]
Otros expertos tienen distintos grados de escepticismo. El astrofísico estadounidense Ethan Siegel , que anteriormente especuló que los planetas podrían haber sido expulsados del Sistema Solar durante una inestabilidad dinámica temprana, se muestra escéptico sobre la existencia de un planeta no descubierto en el Sistema Solar. [78] [90] En un artículo de 2018 que analiza una encuesta que no encontró evidencia de agrupación de las órbitas de los ETNO, sugiere que la agrupación observada anteriormente podría haber sido el resultado de un sesgo de observación y afirma que la mayoría de los científicos piensan que el Planeta Nueve no existe. . [91] El científico planetario Hal Levison cree que la probabilidad de que un objeto expulsado termine en la nube interior de Oort es sólo alrededor del 2%, y especula que muchos objetos deben haber sido arrojados más allá de la nube de Oort si uno ha entrado en una órbita estable. [92]
En 2020 surgió un mayor escepticismo sobre la hipótesis del Planeta Nueve, basado en los resultados del Outer Solar System Origins Survey y el Dark Energy Survey , con el OSSOS documentando más de 800 objetos transneptunianos y el DES descubriendo 316 nuevos. [93] Ambas encuestas se ajustaron por sesgo de observación y concluyeron que de los objetos observados no había evidencia de agrupamiento. [94] Los autores van más allá y explican que prácticamente todas las órbitas de los objetos pueden explicarse mediante fenómenos físicos en lugar de un noveno planeta como proponen Brown y Batygin. [95] Una autora de uno de los estudios, Samantha Lawler, dijo que la hipótesis del Planeta Nueve propuesta por Brown y Batygin "no soporta observaciones detalladas", señalando el tamaño de muestra mucho mayor de 800 objetos en comparación con los 14 mucho más pequeños. y que los estudios concluyentes basados en dichos objetos eran "prematuros". Fue más allá y explicó que el fenómeno de estas órbitas extremas podría deberse a la ocultación gravitacional de Neptuno cuando migró hacia afuera en una etapa anterior de la historia del Sistema Solar. [96]
Los resultados del Outer Solar System Survey (OSSOS) sugieren que la agrupación observada es el resultado de una combinación de sesgo de observación y estadísticas de números pequeños. OSSOS, un estudio bien caracterizado del Sistema Solar exterior con sesgos conocidos, observó ocho objetos con semieje mayor > 150 AU con órbitas orientadas en una amplia gama de direcciones. Después de tener en cuenta los sesgos de observación del estudio, no se vio evidencia de los argumentos de agrupamiento del perihelio (ω) identificados por Trujillo y Sheppard, [J] y la orientación de las órbitas de los objetos con el semieje mayor más grande fue estadísticamente consistente con ser aleatorio. [97] [98] Pedro Bernardinelli y sus colegas también descubrieron que los elementos orbitales de los ETNO encontrados por el Dark Energy Survey no mostraban evidencia de agrupamiento. Sin embargo, también notaron que la cobertura del cielo y la cantidad de objetos encontrados eran insuficientes para demostrar que no existía el Planeta Nueve. [99] [100] Se encontró un resultado similar cuando estas dos encuestas se combinaron con una encuesta realizada por Trujillo y Sheppard. [101] Estos resultados difieren de un análisis de sesgos de descubrimiento en los ETNO observados anteriormente realizado por Mike Brown. Encontró que después de tener en cuenta los sesgos de observación, la agrupación de longitudes del perihelio de 10 ETNO conocidos se observaría sólo el 1,2% del tiempo si su distribución real fuera uniforme. Cuando se combina con las probabilidades de la agrupación observada de los argumentos del perihelio, la probabilidad fue del 0,025%. [102] Un análisis posterior de los sesgos de descubrimiento de 14 ETNO realizado por Brown y Batygin determinó que la probabilidad de la agrupación observada de las longitudes del perihelio y las ubicaciones de los polos orbitales era del 0,2%. [103]
Las simulaciones de 15 objetos conocidos que evolucionan bajo la influencia del Planeta Nueve también revelaron diferencias con las observaciones. Cory Shankman y sus colegas incluyeron el Planeta Nueve en una simulación de muchos clones (objetos con órbitas similares) de 15 objetos con semieje mayor > 150 AU y perihelio > 30 AU. [K] Si bien observaron la alineación de las órbitas opuestas a las del Planeta Nueve para los objetos con semieje mayor superior a 250 AU, no se observó agrupación de los argumentos del perihelio. Sus simulaciones también mostraron que el perihelio de los ETNO subía y bajaba suavemente, dejando a muchos con distancias de perihelio entre 50 AU y 70 AU donde no se había observado ninguno, y predijeron que habría muchos otros objetos no observados. [104] Estos incluían una gran reserva de objetos de alta inclinación que se habrían pasado por alto debido a que la mayoría de las observaciones se realizaron con inclinaciones pequeñas, [70] y una gran población de objetos con perihelio tan distantes que serían demasiado débiles para observarlos. Muchos de los objetos también fueron expulsados del Sistema Solar después de encontrarse con otros planetas gigantes. Las grandes poblaciones no observadas y la pérdida de muchos objetos llevaron a Shankman et al. estimar que la masa de la población original era de decenas de masas terrestres, lo que requería que se hubiera expulsado una masa mucho mayor durante el Sistema Solar temprano. [L] Shankman y cols. concluyó que la existencia del Planeta Nueve es poco probable y que la alineación actualmente observada de los ETNO existentes es un fenómeno temporal que desaparecerá a medida que se detecten más objetos. [89] [104]
Ann-Marie Madigan y Michael McCourt postulan que una inestabilidad de inclinación en un cinturón masivo distante hipotéticamente denominado Zderic-Madigan, o cinturón ZM, es responsable de la alineación de los argumentos del perihelio de los ETNO. [105] Podría producirse una inestabilidad de inclinación en un disco de partículas con órbitas de alta excentricidad ( e > 0,6) alrededor de un cuerpo central, como el Sol. La autogravedad de este disco provocaría su organización espontánea, aumentando las inclinaciones de los objetos y alineando los argumentos del perihelio, formándolo en un cono por encima o por debajo del plano original. [106] Este proceso requeriría un tiempo prolongado y una masa significativa del disco, del orden de mil millones de años para un disco de 1 a 10 masas terrestres. [105] Ann-Marie Madigan sostiene que algunos objetos transneptunianos ya descubiertos como 90377 Sedna y 2012 VP113 pueden ser miembros de este disco. [107] Si este es el caso, probablemente habría miles de objetos similares en la región. [107] Mike Brown considera que el Planeta Nueve es una explicación más probable, señalando que los estudios actuales no han revelado un disco disperso lo suficientemente grande como para producir una "inestabilidad de inclinación". [108] [109] En las simulaciones del modelo de Niza del Sistema Solar que incluían la autogravedad del disco planetesimal no se produjo una inestabilidad de inclinación. En cambio, la simulación produjo una rápida precesión de las órbitas de los objetos y la mayoría de los objetos fueron expulsados en una escala de tiempo demasiado corta para que se produjera una inestabilidad de inclinación. [110] En 2020, Madigan y sus colegas demostraron que la inestabilidad de la inclinación requeriría 20 masas terrestres en un disco de objetos con semiejes mayores de unos pocos cientos de AU. [111] Una inestabilidad de inclinación en este disco también podría reproducir la brecha observada en las distancias del perihelio de los TNO extremos, [112] y la alineación absidal observada después de la inestabilidad de inclinación dado el tiempo suficiente. [113] [114] A partir de 2022 [update], las simulaciones muestran que el proyecto Vera C. Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST) debería poder proporcionar pruebas sólidas a favor o en contra del cinturón ZM cuando comience su ciclo de recopilación de datos. en 2024. [107]
Antranik Sefilian y Jihad Touma proponen que un disco masivo de TNO moderadamente excéntricos es responsable de la agrupación de las longitudes del perihelio de los ETNO. Este disco contendría 10 TNO de masa terrestre con órbitas alineadas y excentricidades que aumentaron con sus semiejes mayores que van de cero a 0,165. Los efectos gravitacionales del disco compensarían la precesión hacia adelante impulsada por los planetas gigantes, de modo que se mantengan las orientaciones orbitales de sus objetos individuales. Las órbitas de objetos con altas excentricidades, como los ETNO observados, serían estables y tendrían orientaciones o longitudes de perihelio aproximadamente fijas, si sus órbitas estuvieran antialineadas con este disco. [115] Aunque Brown cree que el disco propuesto podría explicar la agrupación observada de los ETNO, considera inverosímil que el disco pueda sobrevivir durante la edad del Sistema Solar. [116] Batygin piensa que no hay masa suficiente en el cinturón de Kuiper para explicar la formación del disco y pregunta "¿por qué el disco protoplanetario terminaría cerca de 30 AU y reiniciaría más allá de 100 AU?" [117]
La hipótesis del Planeta Nueve incluye un conjunto de predicciones sobre la masa y la órbita del planeta. Una hipótesis alternativa predice un planeta con diferentes parámetros orbitales. Renu Malhotra, Kathryn Volk y Xianyu Wang han propuesto que los cuatro objetos desprendidos con los períodos orbitales más largos, aquellos con perihelio más allá40 AU y semiejes mayores mayores que250 AU , están en n :1 o n :2 resonancias de movimiento medio con un planeta hipotético. Otros dos objetos con semiejes mayores mayores que150 UA también están potencialmente en resonancia con este planeta. Su planeta propuesto podría estar en una órbita de menor excentricidad y baja inclinación, con excentricidad e <0,18 e inclinación i ≈ 11 °. La excentricidad está limitada en este caso por el requisito de evitar aproximaciones cercanas del 2010 GB 174 al planeta. Si los ETNO están en órbitas periódicas del tercer tipo, [M] con su estabilidad mejorada por la libración de sus argumentos de perihelio, el planeta podría estar en una órbita de mayor inclinación, con i ≈ 48°. A diferencia de Batygin y Brown, Malhotra, Volk y Wang no especifican que la mayoría de los objetos distantes desprendidos tendrían órbitas antialineadas con el planeta masivo. [118] [120]
Trujillo y Sheppard argumentaron en 2014 que un planeta masivo en una órbita circular con una distancia promedio entre200 UA y300 AU fueron responsables de la agrupación de los argumentos del perihelio de doce TNO con grandes semiejes mayores. Trujillo y Sheppard identificaron una agrupación cercana a cero grados de los argumentos del perihelio de las órbitas de doce TNO con perihelio mayor que30 AU y semiejes mayores mayores que150 UA . [4] [5] Después de que las simulaciones numéricas mostraran que los argumentos del perihelio deberían circular a velocidades variables, dejándolos aleatorios después de miles de millones de años, sugirieron que un planeta masivo en una órbita circular a unos pocos cientos de unidades astronómicas era responsable de esta agrupación. . [5] [121] Este planeta masivo haría que los argumentos del perihelio de los TNO se libraran alrededor de 0° o 180° a través del mecanismo Kozai para que sus órbitas cruzaran el plano de la órbita del planeta cerca del perihelio y el afelio, los más cercanos y lejanos. puntos del planeta. [5] [26] En simulaciones numéricas que incluyen un cuerpo de 2 a 15 masas terrestres en una órbita circular de baja inclinación entre200 UA y300 AU, los argumentos del perihelio de Sedna y 2012 VP 113 libraron alrededor de 0° durante miles de millones de años (aunque los objetos del perihelio inferior no lo hicieron) y experimentaron períodos de libración con un objeto de masa de Neptuno en una órbita de alta inclinación a 1.500 AU. [5] Se requeriría otro proceso, como el de una estrella que pasa, para explicar la ausencia de objetos con argumentos de perihelio cerca de 180°. [4] [N]
Estas simulaciones mostraron la idea básica de cómo un solo planeta grande puede guiar a los TNO más pequeños hacia tipos similares de órbitas. Fueron simulaciones de prueba de concepto básicas que no obtuvieron una órbita única para el planeta, ya que afirman que hay muchas configuraciones orbitales posibles que podría tener el planeta. [121] Por lo tanto, no formularon completamente un modelo que incorporara con éxito toda la agrupación de los ETNO con una órbita para el planeta. [4] Pero fueron los primeros en notar que había una agrupación en las órbitas de los TNO y que la razón más probable era un planeta distante masivo desconocido. Su trabajo es muy similar a cómo Alexis Bouvard notó que el movimiento de Urano era peculiar y sugirió que probablemente se trataba de fuerzas gravitacionales de un octavo planeta desconocido, lo que llevó al descubrimiento de Neptuno. [124]
Raúl y Carlos de la Fuente Marcos propusieron un modelo similar pero con dos planetas distantes en resonancia. [26] [125] Un análisis realizado por Carlos y Raúl de la Fuente Marcos con Sverre J. Aarseth confirmó que la alineación observada de los argumentos del perihelio no podía deberse a un sesgo de observación. Especularon que, en cambio, fue causado por un objeto con una masa entre la de Marte y Saturno que orbitaba en algún momento.200 UA del Sol. Al igual que Trujillo y Sheppard, teorizaron que los TNO se mantienen agrupados mediante un mecanismo Kozai y compararon su comportamiento con el del cometa 96P/Machholz bajo la influencia de Júpiter . [126] También lucharon por explicar la alineación orbital utilizando un modelo con un solo planeta desconocido y, por lo tanto, sugirieron que este planeta está en resonancia con un mundo más masivo aproximadamente250 AU del Sol. [121] [127] En su artículo, Brown y Batygin señalaron que la alineación de los argumentos del perihelio cerca de 0 ° o 180 ° a través del mecanismo Kozai requiere una proporción de los semiejes mayores casi igual a uno, lo que indica que múltiples planetas con órbitas Sería necesario ajustar el conjunto de datos, lo que haría que esta explicación fuera demasiado difícil de manejar. [4]
En 2019, Jakub Scholtz y James Unwin propusieron que un agujero negro primordial era responsable de la agrupación de las órbitas de los ETNO. Su análisis de los datos de lentes gravitacionales OGLE reveló una población de objetos de masa planetaria en la dirección del bulbo galáctico más numerosa que la población local de estrellas. Proponen que en lugar de ser planetas que flotan libremente, estos objetos son agujeros negros primordiales. Dado que su estimación del tamaño de esta población es mayor que la población estimada de planetas flotantes libres a partir de modelos de formación planetaria, argumentan que la captura de un hipotético agujero negro primordial sería más probable que la captura de un planeta flotante libre. Esto también podría explicar por qué aún no se ha visto un objeto responsable de perturbar las órbitas de los ETNO, si es que existe. [128] [129] En el artículo se propuso un método de detección, afirmando que el agujero negro es demasiado frío para ser detectado sobre el CMB , pero la interacción con la materia oscura circundante produciría rayos gamma detectables por el FERMILAT . Konstantin Batygin comentó sobre esto, diciendo que si bien es posible que el Planeta Nueve sea un agujero negro primordial, actualmente no hay evidencia suficiente para hacer que esta idea sea más plausible que cualquier otra alternativa. [130] Edward Witten propuso una flota de sondas aceleradas por presión de radiación que podrían descubrir la ubicación de un agujero negro primordial del Planeta Nueve, sin embargo, Thiem Hoang y Avi Loeb demostraron que cualquier señal estaría dominada por el ruido del medio interestelar . [131] [132] Amir Siraj y Avi Loeb propusieron un método para que el Observatorio Vera C. Rubin detecte llamaradas de cualquier agujero negro de baja masa en el Sistema Solar exterior, incluido un posible agujero negro primordial del Planeta Nueve. [133] [134]
Debido a su extrema distancia del Sol, el Planeta Nueve reflejaría poca luz solar, lo que podría evadir los avistamientos de los telescopios. [36] Se espera que tenga una magnitud aparente más débil que 22, lo que lo hace al menos 600 veces más débil que Plutón . [9] [O] Si el Planeta Nueve existe y está cerca del perihelio, los astrónomos podrían identificarlo basándose en imágenes existentes. En el afelio, se necesitarían los telescopios más grandes, pero si el planeta se encuentra actualmente en el medio, muchos observatorios podrían detectar el Planeta Nueve. [138] Estadísticamente, es más probable que el planeta esté cerca de su afelio a una distancia superior a 600 AU. [139] Esto se debe a que los objetos se mueven más lentamente cuando están cerca de su afelio, de acuerdo con la segunda ley de Kepler . Un estudio de 2019 estimó que el Planeta Nueve, si existe, puede ser más pequeño y más cercano de lo que se pensaba originalmente. Esto haría que el hipotético planeta fuera más brillante y más fácil de detectar, con una magnitud aparente de 21-22. [2] [140] Según el profesor Fred Adams de la Universidad de Michigan , para 2035, el Planeta Nueve será observable o se habrán recopilado suficientes datos para descartar su existencia. [141] [142]
La búsqueda de bases de datos de objetos estelares realizada por Batygin y Brown ya ha excluido gran parte del cielo a lo largo de la órbita prevista del Planeta Nueve. Las regiones restantes incluyen la dirección de su afelio, donde sería demasiado débil para ser detectada por estos estudios, y cerca del plano de la Vía Láctea , donde sería difícil distinguirla de las numerosas estrellas. [33] Esta búsqueda incluyó datos de archivo de Catalina Sky Survey hasta magnitud 21-22, Pan-STARRS hasta magnitud 21,5 y datos infrarrojos del satélite Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). [28] [9] [33] En 2021, también buscaron los primeros tres años de datos de la Instalación Transitoria de Zwicky (ZTF) sin identificar el Planeta Nueve. [1] La búsqueda de los datos ZTF por sí sola ha descartado el 56% del espacio de parámetros para posibles posiciones del Planeta Nueve. Como resultado de descartar principalmente objetos con pequeños semiejes mayores, la órbita esperada del Planeta Nueve se alejó un poco más. [1]
Otros investigadores han estado realizando búsquedas de datos existentes. David Gerdes, que ayudó a desarrollar la cámara utilizada en el Dark Energy Survey , afirma que el software diseñado para identificar objetos distantes del Sistema Solar, como 2014 UZ 224, podría encontrar el Planeta Nueve si se tomaran imágenes como parte de ese estudio, que cubrió una cuarta parte del planeta. cielo del sur. [143] [144] Michael Medford y Danny Goldstein, estudiantes de posgrado de la Universidad de California, Berkeley , también están examinando datos archivados utilizando una técnica que combina imágenes tomadas en diferentes momentos. Utilizando una supercomputadora , compensarán las imágenes para tener en cuenta el movimiento calculado del Planeta Nueve, lo que permitirá combinar muchas imágenes débiles de un objeto en movimiento débil para producir una imagen más brillante. [83] También se realizó una búsqueda que combina múltiples imágenes recopiladas por datos de WISE y NEOWISE sin detectar el Planeta Nueve. Esta búsqueda cubrió regiones del cielo alejadas del plano galáctico en la longitud de onda "W1" (la longitud de onda de 3,4 μm utilizada por WISE) y se estima que puede detectar un objeto de 10 masas terrestres entre 800 y 900 AU. [11] [145]
Malena Rice y Gregory Laughlin aplicaron un algoritmo de búsqueda de apilamiento de turnos dirigido para analizar datos de los sectores 18 y 19 de TESS en busca del Planeta Nueve y objetos candidatos del Sistema Solar exterior. [146] Su búsqueda no generó evidencia seria de la presencia de un planeta distante, pero produjo 17 nuevos candidatos a cuerpos externos del Sistema Solar ubicados a distancias geocéntricas en el rango de 80 a 200 AU, que necesitan observaciones de seguimiento con telescopios terrestres. recursos para su confirmación. Los primeros resultados de una encuesta realizada por WHT destinada a recuperar a estos candidatos lejanos de TNO no han podido confirmar a dos de ellos. [147] [148]
Para 2022, una comparación entre los datos de IRAS y AKARI no arrojó ninguna detección del Planeta Nueve. Se observó que los datos del infrarrojo lejano en la mayor parte del cielo están fuertemente contaminados por la emisión de las nebulosas galácticas, lo que hace que la detección de la emisión térmica del Planeta Nueve sea problemática cerca del plano o bulbo galáctico. [149]
Debido a que se prevé que el planeta será visible en el hemisferio norte , se espera que la búsqueda principal se lleve a cabo utilizando el Telescopio Subaru , que tiene una apertura lo suficientemente grande como para ver objetos débiles y un amplio campo de visión para acortar la búsqueda. [22] Dos equipos de astrónomos, Batygin y Brown, así como Trujillo y Sheppard, están llevando a cabo esta búsqueda juntos, y ambos equipos esperan que la búsqueda demore hasta cinco años. [12] [150] Brown y Batygin inicialmente redujeron la búsqueda del Planeta Nueve a aproximadamente 2.000 grados cuadrados de cielo cerca de Orión , una franja de espacio que Batygin cree que podría ser cubierta en unas 20 noches por el Telescopio Subaru. [151] Los refinamientos posteriores de Batygin y Brown han reducido el espacio de búsqueda a 600–800 grados cuadrados de cielo. [152] En diciembre de 2018, pasaron cuatro medias noches y tres noches completas observando con el Telescopio Subaru. [153] Debido a lo esquivo del hipotético planeta, se ha propuesto que se utilicen diferentes métodos de detección cuando se busque un planeta con masa súper terrestre, que van desde el uso de diferentes telescopios hasta el uso de múltiples naves espaciales. A finales de abril y principios de mayo de 2020, Scott Lawrence y Zeeve Rogoszinski propusieron este último método para encontrarlo, ya que varias naves espaciales tendrían ventajas que los telescopios terrestres no tienen. [154]
Aunque un planeta distante como el Planeta Nueve reflejaría poca luz, debido a su gran masa aún estaría irradiando el calor de su formación a medida que se enfría. A su temperatura estimada de 47 K (-226,2 °C; -375,1 °F), el pico de sus emisiones sería en longitudes de onda infrarrojas . [155] Esta firma de radiación podría detectarse mediante telescopios submilimétricos terrestres , como ALMA , [156] y se podría realizar una búsqueda mediante experimentos de fondo cósmico de microondas que operen en longitudes de onda de mm . [157] [158] [159] [P] Una búsqueda de parte del cielo utilizando datos archivados del Telescopio de Cosmología de Atacama no ha detectado el Planeta Nueve. [161] Jim Green, de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, es optimista en cuanto a que podría ser observado por el Telescopio Espacial James Webb , el sucesor del Telescopio Espacial Hubble . [88]
El proyecto Zooniverse Backyard Worlds , iniciado originalmente en febrero de 2017, utiliza datos de archivo de la nave espacial WISE para buscar el Planeta Nueve. El proyecto también buscará objetos subestelares como enanas marrones en las cercanías del Sistema Solar . [162] [163] Se han subido al sitio web Backyard Worlds 32.000 animaciones de cuatro imágenes cada una, que constituyen el 3% de los datos de la nave espacial WISE.
En abril de 2017, [164] utilizando datos del telescopio SkyMapper en el Observatorio Siding Spring , los científicos ciudadanos de la plataforma Zooniverse informaron sobre cuatro candidatos para el Planeta Nueve. Los astrónomos realizarán un seguimiento de estos candidatos para determinar su viabilidad. [165] El proyecto, que comenzó el 28 de marzo de 2017, completó sus objetivos en menos de tres días con alrededor de cinco millones de clasificaciones realizadas por más de 60.000 personas. [165]
El proyecto Zooniverse Catalina Outer Solar System Survey, iniciado en agosto de 2020, utiliza datos archivados de Catalina Sky Survey para buscar TNO. Al buscar objetos en movimiento en animaciones, y dependiendo del tamaño, la distancia y la magnitud, los científicos ciudadanos podrían encontrar el Planeta Nueve. [166] [167] [168]
Observaciones precisas de la órbita de Saturno utilizando datos de Cassini sugieren que el Planeta Nueve no podría estar en ciertas secciones de su órbita propuesta porque su gravedad causaría un efecto notable en la posición de Saturno. Estos datos no prueban ni refutan que el Planeta Nueve exista. [169]
Un análisis inicial realizado por Fienga, Laskar, Manche y Gastineau utilizando datos de Cassini para buscar los residuos orbitales de Saturno, pequeñas diferencias con su órbita predicha debido al Sol y los planetas conocidos, fue inconsistente con que el Planeta Nueve estuviera ubicado con una verdadera anomalía , la ubicación a lo largo de su órbita en relación con el perihelio, de −130 ° a −110 ° o −65 ° a 85 °. El análisis, utilizando los parámetros orbitales de Batygin y Brown para el Planeta Nueve, sugiere que la falta de perturbaciones en la órbita de Saturno se explica mejor si el Planeta Nueve está ubicado en una verdadera anomalía de117,8°+11°
−10°. En esta ubicación, el Planeta Nueve estaría aproximadamente630 AU del Sol, [169] con ascensión recta cercana a las 2 h y declinación cercana a −20°, en Cetus . [170] Por el contrario, si el supuesto planeta está cerca del afelio, se ubicaría cerca de la ascensión recta de 3,0 h a 5,5 h y de la declinación de -1 ° a 6 °. [171]
Un análisis posterior de los datos de Cassini realizado por los astrofísicos Matthew Holman y Matthew Payne endureció las limitaciones sobre las posibles ubicaciones del Planeta Nueve. Holman y Payne desarrollaron un modelo más eficiente que les permitió explorar una gama más amplia de parámetros que el análisis anterior. Los parámetros identificados utilizando esta técnica para analizar los datos de Cassini se cruzaron luego con las limitaciones dinámicas de Batygin y Brown en la órbita del Planeta Nueve. Holman y Payne concluyeron que lo más probable es que el Planeta Nueve esté ubicado dentro de los 20° de RA = 40°, Dec = −15°, en un área del cielo cerca de la constelación de Cetus. [144] [172]
William Folkner, científico planetario del Jet Propulsion Laboratory (JPL), afirmó que la nave espacial Cassini no estaba experimentando desviaciones inexplicables en su órbita alrededor de Saturno. Un planeta no descubierto afectaría la órbita de Saturno, no de Cassini . Esto podría producir una firma en las mediciones de Cassini , pero el JPL no ha visto firmas inexplicables en los datos de Cassini . [173]
Un análisis realizado en 2016 de la órbita de Plutón por Holman y Payne encontró perturbaciones mucho mayores que las predichas por la órbita propuesta por Batygin y Brown para el Planeta Nueve. Holman y Payne sugirieron tres posibles explicaciones: errores sistemáticos en las mediciones de la órbita de Plutón; una masa no modelada en el Sistema Solar, como un pequeño planeta en el rango de 60–100 AU (lo que potencialmente explica el acantilado de Kuiper ); o un planeta más masivo o más cercano al Sol en lugar del planeta predicho por Batygin y Brown. [89] [174]
Un análisis de las órbitas de cometas con órbitas casi parabólicas identifica cinco nuevos cometas con órbitas hiperbólicas que se acercan a la órbita nominal del Planeta Nueve descrita en el artículo inicial de Batygin y Brown. Si estas órbitas son hiperbólicas debido a encuentros cercanos con el Planeta Nueve, el análisis estima que el Planeta Nueve se encuentra actualmente cerca del afelio con una ascensión recta de 83 a 90° y una declinación de 8 a 10°. [175] Scott Sheppard, que se muestra escéptico ante este análisis, señala que muchas fuerzas diferentes influyen en las órbitas de los cometas. [89]
Malena Rice y Gregory Laughlin han propuesto que se construya una red de telescopios para detectar ocultaciones por troyanos de Júpiter . El momento de estas ocultaciones proporcionaría una astrometría precisa de estos objetos, permitiendo monitorear sus órbitas para detectar variaciones debidas a la marea del Planeta Nueve. [176]
En mayo de 2022, se sugirió que el peculiar meteoro CNEOS 2014-01-08 podría haber entrado en una órbita que cruza la Tierra después de pasar por el Planeta Nueve. Si esa hipótesis es cierta, el rastreo de la trayectoria del CNEOS 2014-01-08 significa que el Planeta Nueve puede estar actualmente ubicado en la constelación de Aries , en ascensión recta 50 ± 4,1° y declinación 11,8 ± 1,8°. [177]
Un análisis realizado por Sarah Millholland y Gregory Laughlin identificó un patrón de conmensurabilidades (proporciones entre períodos orbitales de pares de objetos consistentes con que ambos estén en resonancia con otro objeto) de los ETNO. Identifican cinco objetos que estarían cerca de resonancias con el Planeta Nueve si tuviera un semieje mayor de 654 AU: Sedna (3:2), 474640 Alicanto (3:1), 2012 VP 113 (4:1), 2000 CR 105 (5:1) y 2001 FP 185 (5:1). Identifican este planeta como el Planeta Nueve, pero proponen una órbita diferente con una excentricidad e ≈ 0,5, una inclinación i ≈ 30°, un argumento de perihelio ω ≈ 150° y una longitud del nodo ascendente Ω ≈ 50° (este último difiere del de Brown y Batygin). valor de 90°). [17] [P]
Carlos y Raúl de la Fuente Marcos también notan conmensurabilidades entre los ETNO conocidos similares a la del cinturón de Kuiper, donde ocurren conmensurabilidades accidentales debido a objetos en resonancias con Neptuno. Encuentran que algunos de estos objetos estarían en resonancias de 5:3 y 3:1 con un planeta que tuviera un semieje mayor de ≈700 AU. [179]
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También se ha propuesto que tres objetos con semiejes mayores más pequeños cerca de 172 AU ( 2013 UH 15 , 2016 QV89 y 2016 QU89 ) estén en resonancia con el Planeta Nueve. Estos objetos estarían en resonancia y antialineados con el Planeta Nueve si tuviera un semieje mayor de 315 AU, por debajo del rango propuesto por Batygin y Brown. Alternativamente, podrían estar en resonancia con el Planeta Nueve, pero tener orientaciones orbitales que circulen en lugar de estar confinadas por el Planeta Nueve si tuviera un semieje mayor de 505 AU. [181]
Un análisis posterior realizado por Elizabeth Bailey, Michael Brown y Konstantin Batygin encontró que si el Planeta Nueve está en una órbita excéntrica e inclinada, la captura de muchos de los ETNO en resonancias de orden superior y su transferencia caótica entre resonancias impiden la identificación de las semirresonancias del Planeta Nueve. -eje mayor utilizando observaciones actuales. También determinaron que las probabilidades de que los primeros seis objetos observados estuvieran en proporciones de período N/1 o N/2 con el Planeta Nueve son inferiores al 5% si tiene una órbita excéntrica. [182]
A finales de 2020 se determinó que HD 106906 b , un candidato a exoplaneta, tenía una órbita excéntrica que lo llevaba fuera del disco de escombros de sus estrellas binarias anfitrionas. Su órbita parece ser similar a las predicciones hechas para el semieje mayor del Planeta Nueve y puede servir como un indicador del Planeta Nueve que ayuda a explicar cómo evolucionan tales órbitas planetarias, [180] aunque este exoplaneta es más de diez veces más masivo que Júpiter.
Planet Nine no tiene un nombre oficial y no recibirá uno a menos que se confirme su existencia mediante imágenes. Sólo dos planetas, Urano y Neptuno, han sido descubiertos en el Sistema Solar durante la historia registrada. [183] Sin embargo, se han descubierto y nombrado muchos planetas menores , incluidos planetas enanos como Plutón, asteroides y cometas. En consecuencia, existe un proceso bien establecido para nombrar los objetos recién descubiertos del Sistema Solar. Si se observa el Planeta Nueve, la Unión Astronómica Internacional certificará un nombre, generalmente dando prioridad al nombre propuesto por sus descubridores. [184] Es probable que sea un nombre elegido de la mitología romana o griega . [185]
En su artículo original, Batygin y Brown simplemente se refirieron al objeto como "perturbador", [4] y sólo en comunicados de prensa posteriores utilizaron "Planeta Nueve". [186] También han utilizado los nombres " Josafat " y "George" (una referencia al nombre propuesto por William Herschel para Urano ) para el Planeta Nueve. Brown ha declarado: "De hecho, lo llamamos Phattie [R] cuando simplemente hablamos entre nosotros". [6] En 2018, Batygin también sugirió informalmente, basándose en una petición en Change.org , nombrar el planeta en honor al cantante David Bowie y nombrar cualquier posible luna del planeta en honor a personajes del catálogo de canciones de Bowie, como Ziggy Stardust. o Hombre estrella . [187]
Se han hecho bromas que conectan "Planet Nine" con la película de terror de ciencia ficción de 1959 de Ed Wood, Plan 9 from Outer Space . [166] En relación con la hipótesis del Planeta Nueve, el título de la película recientemente encontró su camino en el discurso académico. En 2016, se publicó en Scientific American un artículo titulado Planeta Nueve desde el espacio exterior sobre el hipotético planeta en la región exterior del Sistema Solar . [188] Varias charlas de conferencias desde entonces han utilizado el mismo juego de palabras , [189] [190] al igual que una conferencia de Mike Brown impartida en 2019. [191]
Perséfone , la esposa de la deidad Plutón, había sido un nombre popular comúnmente utilizado en la ciencia ficción para un planeta más allá de Neptuno (ver Planetas ficticios del Sistema Solar ). Sin embargo, es poco probable que el Planeta Nueve o cualquier otro planeta conjeturado más allá de Neptuno reciba el nombre de Perséfone una vez que se confirme su existencia, pues ya es el nombre del asteroide 399 Perséfone . [192] En 2017, el físico Lorenzo Iorio sugirió nombrar el planeta hipotético como ″Telisto″, de la palabra griega antigua "τήλιστος" para "más lejano" o "más remoto". [193]
En 2018, el científico planetario Alan Stern se opuso al nombre Planeta Nueve , diciendo: "Es un esfuerzo por borrar el legado de Clyde Tombaugh y es francamente insultante", sugiriendo el nombre Planeta X hasta su descubrimiento. [194] Firmó una declaración con otros 34 científicos diciendo: "Creemos además que el uso de este término [Planeta Nueve] debería suspenderse en favor de términos cultural y taxonómicamente neutrales para dichos planetas, como Planeta X, Planeta Siguiente o Planeta Gigante Cinco." [195] Según Brown, " ' Planeta X ' no es una referencia genérica a algún planeta desconocido, sino una predicción específica de Lowell que condujo al descubrimiento (accidental) de Plutón. Nuestra predicción no está relacionada con esta predicción". [194]
Fue
esa búsqueda de más objetos como Sedna... lo que me llevó a darme cuenta... de que algo los está arrastrando a todos en una dirección. Y eso es lo que finalmente nos llevó al agujero de que debe haber un gran planeta ahí fuera.' —Mike Brown
Se necesita más trabajo para determinar si Sedna y los otros objetos del disco dispersos fueron enviados en sus tortuosos viajes alrededor del Sol por una estrella que pasó por allí hace mucho tiempo, o por un planeta invisible que existe en el sistema solar en este momento. Encontrar y observar las órbitas de otros objetos distantes similares a Sedna agregará más puntos de datos a los modelos informáticos de los astrónomos.
Es como ver una perturbación en la superficie del agua pero no saber qué la causó. Quizás fuera un pez saltarín, una ballena o una foca. Aunque en realidad no lo viste, podrías hacer una suposición informada sobre el tamaño del objeto y su ubicación por la naturaleza de las ondas en el agua.
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Trazamos los datos reales encima del modelo", recuerda Batyagin, y quedaron "exactamente donde se suponía que debían estar". Esa fue, dijo, la epifanía. 'Fue un momento dramático. Esto que pensé que podría refutar resultó ser la evidencia más sólida del Planeta Nueve.
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Las estadísticas parecen prometedoras, al principio. Los investigadores dicen que hay una probabilidad de 1 entre 15.000 de que los movimientos de estos objetos sean coincidentes y no indiquen una presencia planetaria en absoluto. ... "Cuando normalmente consideramos que algo está asegurado y hermético, normalmente tiene una probabilidad de falla mucho menor que la que tienen ellos", dice Sara Seager, científica planetaria del MIT. Para que un estudio sea un éxito, las probabilidades de fracaso suelen ser de 1 entre 1.744.278. ... Pero los investigadores a menudo publican antes de conocer las probabilidades definitivas, para evitar ser elegidos por un equipo competidor, dice Seager. La mayoría de los expertos externos coinciden en que los modelos de los investigadores son sólidos. Y Neptuno fue detectado originalmente de manera similar: investigando anomalías observadas en el movimiento de Urano. Además, la idea de un planeta grande a tal distancia del Sol no es tan improbable, según Bruce Macintosh, científico planetario de la Universidad de Stanford.
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Es un trabajo apasionante y muy convincente", afirma Meg Schwamb, científica planetaria de la Academia Sínica de Taipei, Taiwán. Pero sólo seis cuerpos abren el camino hacia el supuesto planeta. 'Aún es una cuestión si eso es suficiente.
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En este momento, cualquier buen científico se mostrará escéptico, porque es una afirmación bastante grande. Y sin la evidencia final de que es real, siempre existe la posibilidad de que no lo sea. Por tanto, todo el mundo debería ser escéptico. Pero creo que es hora de iniciar esta búsqueda. Quiero decir, nos gusta pensar que hemos proporcionado el mapa del tesoro de dónde está este noveno planeta, y hemos dado el pistoletazo de salida, y ahora es una carrera para apuntar el telescopio al lugar correcto en el cielo y Haz ese descubrimiento del planeta nueve. —Mike Brown
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Necesitamos más masa en el sistema solar exterior", dijo (Madigan). "Por lo tanto, puede provenir de tener más planetas menores, y su autogravedad les hará esto de forma natural, o podría ser en la forma de uno solo. un solo planeta masivo: un Planeta Nueve. Es un momento realmente emocionante y vamos a descubrir uno u otro.
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Nos gusta ser coherentes", afirmó Rosaly Lopes, científica investigadora principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y miembro del Grupo de Trabajo de la IAU para la Nomenclatura de Sistemas Planetarios. ... Para un planeta de nuestro sistema solar, ser coherente significa ceñirse al tema de darles nombres de la mitología griega y romana.
Medios relacionados con el Planeta Nueve en Wikimedia Commons
