Divy Sluneční soustavy: Přelud nebo Planeta?

Když začátkem roku 2016 Konstantin Batygin a Mike Brown zveřejnili své přesvedčení o existenci dosud neznámé obří planety obíhající daleko za zmapovanými oblastmi Sluneční soustavy, připravili tím široké pole pro teoretické práce dalších vědců, analýzy orbitálních parametrů vzdálených planetek a hledání vzorců v chování těles obíhajících dokonce až za Kuiperovým pásem. Teoretikové získali zaměstnání pro svoje matematicko-fyzikální znalosti, analytici práci pro výpočetní výkon jejich superpočítačů a pozorovatelé cílovou oblast, kam zaměřit své teleskopy. Během roku a půl vzniklo mnoho studií, vědeckých prací i populárních článků. Devátá planeta však zatím stále splývá s hvězdným pozadím a zůstává jen lákavým konceptem.

V polovině června například vyšla studie nazvaná 'Observational bias and the clustering of distant eccentric Kuiper belt objects' stanovující pravděpodobnost, že pozorované shlukování drah vzdálených trans-neptunických objektů (TNOs) je způsobeno zkreslením z nedostatku pozorování či systematickou chybou, na pouhé 1,2%. Hypotéza vlivu Planety 9 tedy zůstává nejvhodnějším vysvětlením pozorovaných jevů.
Pravý opak ovšem tvrdí autoři studie 'Striking biases in the detection of large semimajor axis trans-neptunian objects', která vyšla jen o pár dní později. Vědci z dlouhodobého projektu OSSOS (Outer Solar System Origins Survey) totiž značně zpochybňují představu, že všechny extrémně vzdálené trans-neptunické objekty mají oběžné dráhy shluknuté jedním směrem. Všechny dřívější objevy jsou podle nich silně ovlivněny charakterem a možnostmi přehlídek oblohy, které dané objekty nalezly. Roli hraje to, že vzdálené objekty nejsnáze nalézáme poblíž perihelu jejich drah. Přehlídky oblohy se přitom přirozeně vyhýbají oblastem s hustým hvězdným pozadím a když se vezme do úvahy i počasí a další možnosti konkréntích pozorovacích míst, vychází, že jsme vlastně ani nemohli najít objekty, které by neměly dráhy v clusteru, který byl poté využit pro předpověď Planety 9.

Jako jeden z důkazů přidávají osm nově nově objevených extrémních TNOs, jejichž dráhy statisticky odpovídají zcela náhodné distribuci argumentů šířky pericentra (ω):

Diagram zorných polí použité přehlídky OSSOS s dráhami čtyř náhodně rozmístěných nově objevených TNOs:

Striking biases - Seeing the expected

Další studie 'Evaluating the Dynamical Stability of Outer Solar System Objects in the Presence of Planet Nine' pracuje se vzorkem osmi TNOs a simuluje dlouhodobou stabilitu jejich oběžných drah pod vlivem Neptunu a/nebo Planety 9 a hledá případné orbitální rezonance. Autoři navrhují rozdělení extremních TNOs do dvou skupin:

Dlouhodobě stabilní objekty na dráhách podobných jako mají Sedna a 2012 VP113
Ostatní objekty s proměnlivou orbitální rezonancí, ale stabilním argumentem pericentra (=Neptun ovlivňuje jejich poloosu/excentricitu, zatímco P9 udržuje orientaci jejich drah v prostoru.)

Sami autoři uznávají, že osm těles je příliš malý vzorek na vytváření závěrů a očekávají, že další objevy v brzké době potvrdí nebo vyvrátí tyto dvě populace extrémních trans-neptunických objektů. Planetě 9 ovšem nahrává, že z této studie pro ní vychází podobné rozmezí možných drah, ačkoli se pracovalo s jinými orbitálními parametry TNOs a použily se jiné postupy, než loni využili Batygin a Brown.

Následující obrázek ukazuje předpovědi základních orbitálních parametrů Planety 9 na základě různých postupů. K největšímu překrytí dochází v oblasti střední poloosy 500-700 AU a excentricity 0,4-0,6 - to je nejpravděpodobnější rozmezí hodnot pro Devítku.

Hledání planet je fascinující dobrodružství, které v historii astronomie přineslo různé výsledky od nálezu skutečné planety (Neptun), přes nálezy dvou do té doby neznámých oblastí/typů objektů ve Sluneční soustavě (Hlavní pás asteroidů, Kuiperův pás), až po zcela nový pohled na fundamentální vlastnost samotného vesmíru (teorie relativity/zakřivení prostoru).

Seznam vědeckých studií a populárních článků o fenoménu Planety 9:

Evidence for a distant giant planet in the Solar system

Constraints on the location of a possible 9th planet derived fromthe Cassini data

Finding Planet Nine: a Monte Carlo approach

Evolution and magnitudes of candidate Planet Nine

Cosmologists in search of Planet Nine: The case for CMB experiment

Interaction cross sections and survival rates for proposed Solar system member Planet Nine

Corralling a distant planetwith extreme resonant Kuiper belt objects

Observational constraints on the orbit and location of Planet Nine in the outer solar system

Solar obliquity induced by Planet Nine

Inclination of planetary system relative to solarequator may be explained by presence of Planet 9

Constraints on Planet Nine's orbit and sky position within a framework of mean motion resonances