Perché stiamo solo ora trovando questo cosiddetto "pianeta nove"?

Questa settimana, una coppia di astronomi Caltech ha scoperto la prova di un nono pianeta nel sistema solare. Sebbene venti volte più lontano dal sole di Nettuno, questo cosiddetto "Pianeta Nove" è anche circa dieci volte più massiccio della Terra.

Diciamo prove, ma non prova, perché il famigerato "Pluto Killer", Mike Brown, e il suo collega, Konstantin Batygin, non hanno effettivamente osservato il pianeta direttamente. Invece, come una buona investigazione criminale, abbiamo tutti gli indizi che indicano un sospetto planetario.

Ora è solo questione di trovare il dannato rock.

Quindi perché ci è voluto così tanto tempo prima che gli astronomi prendessero finalmente le tracce di qualcosa di grande come Planet Nine? Com'è stato volare sotto il nostro naso per tutto il tempo? E perché non lo abbiamo ancora nemmeno in realtà trovato vero?

Cominciamo dall'inizio e facciamo prima conoscenza con Kuiper Belt: la regione del sistema solare oltre l'orbita di Nettuno. Come ha detto Brown Inverso Mercoledì, i diversi oggetti che circondano la cintura di Kuiper vengono distribuiti e ruotano intorno al sole nei loro modi unici. Non c'è motivo di pensare che esibirebbero modelli di movimento simili di qualsiasi tipo.

Eppure, nel 2014, uno dei postdoc di Brown è stato coautore di un articolo che illustrava come 13 degli oggetti più distanti della fascia di Kuiper che stavano orbitando attorno al sole fossero stranamente simili. Brown se ne accorse e iniziò un'osservazione più approfondita di questi oggetti con Batygin.

La coppia notò che i sei oggetti più distanti dei 13 avevano orbite ellittiche intorno al sole. Questa è una coincidenza piuttosto strana in sé, ma ancora più strano è il fatto che tutte le orbite hanno virato nella stessa direzione spaziale. Brown paragona questo a vedere più mani sullo stesso orologio che puntano tutte allo stesso numero - anche se tutte le mani si muovono a ritmi diversi.

Inoltre, le orbite dei sei oggetti si inclinano di circa 30 gradi nella stessa direzione. C'è solo una possibilità dello 0,007 percento che ciò accada. Qualcosa stava causando un disturbo abbastanza grande da influenzare tutti e sei gli oggetti nello stesso modo. Entra nell'idea di un nono pianeta.

È importante notare qui che per identificare questi tipi di schemi e tendenze tra gli oggetti orbitali nello spazio, devi osservarli per un tempo molto lungo - per lo meno diversi mesi. Brown e Batygin trascorsero circa un anno semplicemente facendo osservazioni e raccogliendo dati sufficienti per verificare questi schemi che suggerirebbero l'esistenza di un nono pianeta.

È facile capire che intraprendere un progetto del genere significa bloccare un sacco di tempo per qualcosa che può o non può emergere. Nessun tempo trascorso nello studio scientifico è mai veramente sprecato o invano, ma se Brown e Batygin hanno effettivamente scoperto che non esistevano tali schemi, i risultati sarebbero stati discussi come nota a piè di pagina - non un documento.

In ogni caso, la chiave per capire cosa sta succedendo in questa situazione è la gravità. Hai bisogno di un oggetto o di una serie di oggetti che possano esercitare abbastanza gravità per mantenere una sottopopolazione di oggetti raggruppati insieme. Brown e Batygin hanno rapidamente escluso che più oggetti fossero una causa, poiché ciò avrebbe richiesto che la fascia di Kuiper venisse popolata con una massa 100 volte superiore a quella effettivamente posseduta.

La prossima spiegazione migliore era un pianeta. Uno grosso.

Se il tuo primo istinto è afferrare un telescopio e cercare il pianeta, congratulazioni: saresti un terribile scienziato. Lo spazio è grande. Se vuoi usare il tuo tempo in modo efficace, devi essere molto più sicuro su dove guardare se non vuoi passare il resto della tua vita a fissare l'oscurità.

Gli astronomi eseguirono una serie di simulazioni che collocherebbero un oggetto planetario nelle vicinanze in condizioni diverse e vedere quale fosse correlato con i dati orbitali che avevano raccolto. Non avevano molta fortuna fino a quando, in quello che era fondamentalmente un incidente, hanno eseguito una simulazione con un pianeta in un'orbita anti-allineata. Ciò significa che quando il pianeta sospetto si trova nel suo approccio più vicino al sole - una posizione nota come "perielio" - è anche a 180 gradi di fronte al perielio di tutti gli altri oggetti conosciuti. E in questa configurazione, la simulazione si allineava con i dati.

Brown e Batygin pensavano di aver fatto qualcosa di sbagliato. "La tua risposta naturale è 'Questa geometria orbitale non può essere giusta'", ha detto Batygin in una nota.

"Questo non può essere stabile a lungo termine perché, dopo tutto, questo causerebbe il pianeta e questi oggetti per incontrarsi e alla fine collidere", ha detto Batygin.

Non così in questo caso, grazie a qualcosa chiamato resistenza al movimento medio, in cui gli oggetti che si avvicinano tra loro scambiano energia per evitare di scontrarsi e mantenere orbite stabili. Il Pianeta Nove spinge delicatamente le orbite di altri oggetti distanti della Fascia di Kuiper in modo che ogni cosa sia al sicuro e nessuno si faccia male.

Questo è un tipo molto strano di fenomeno orbitale - e certamente non gli astronomi penserebbero immediatamente quando tentano di spiegare il moto dei pianeti.Ma in questo caso, questa spiegazione non fornisce solo una spiegazione valida di come e perché i sei oggetti precedentemente menzionati si muovono come fanno loro. Mette in luce anche perché Sedna e il VP113 del 2012, altri due oggetti della fascia di Kuiper, non sono influenzati gravitazionalmente da Nettuno come gli altri oggetti della fascia di Kuiper, perché il pianeta Nine li sta allontanando dall'ottavo pianeta.

Inoltre, questa simulazione corrisponde anche alle posizioni di altri quattro oggetti con orbite che si muovono lungo una linea perpendicolare da Nettuno e quella di un altro oggetto - che ora conosciamo come Planet Nine.

Quindi cosa ci danno tutti questi dati? Fondamentalmente, l'unica cosa che sappiamo per certo è l'orbita approssimativa di Planet Nine. Ed è un'orbita piuttosto lunga - ci vogliono dai 10.000 ai 20.000 anni perché l'oggetto completi un'orbita completa intorno al sole. Nel complesso, cercare di trovare Planet Nine sarà come cercare un ago in un pagliaio: stai cercando qualcosa che di per sé è molto distinto, ma solo un piccolo punto nella vastità dello spazio.

Dato che Batygin e Brown hanno appena pubblicato le loro scoperte, la corsa inizia essenzialmente ora. Se il pianeta si trova in parti molto distanti della sua orbita, solo i più grandi telescopi del mondo - come il W.M. Keck Observatory e Subaru Telescope, entrambi nelle Hawaii, lo troveranno. Se è più vicino, gli strumenti meno potenti hanno la possibilità di individuarlo per primo.

Se hai intenzione di trovarlo per primo, è meglio che ti prepari immediatamente a uno di questi telescopi. E mentre ci sei, rispolvera le regole per nominare i pianeti!