science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Nieuwe gegevens over twee verre asteroïden geven een aanwijzing voor de mogelijke planeet negen

Schematische weergave van de banen van zes van de zeven extreme trans Neptuniaanse objecten (ETNO's) die werden gebruikt om de hypothese van de "Planeet Negen" voor te stellen. De gestippelde rode curve toont de baan van deze mogelijke planeet. Krediet:Wikipedia.

De dynamische eigenschappen van deze asteroïden, voor het eerst spectroscopisch waargenomen met de Gran Telescopio CANARIAS, een mogelijke gemeenschappelijke oorsprong suggereren en een aanwijzing geven voor het bestaan ​​van een planeet voorbij Pluto, de zogenaamde 'Planet Negen'.

In het jaar 2000 werd de eerste van een nieuwe klasse van verre zonnestelselobjecten ontdekt, die om de zon draaien op een grotere afstand dan die van Neptunus:de "extreme trans Neptunian objects (ETNO's). Hun banen zijn erg ver van de zon in vergelijking met die van de aarde. We draaien om de zon op een gemiddelde afstand van één astronomische eenheid ( 1 AU wat 150 miljoen kilometer is), maar de ETNO's draaien op meer dan 150 AU. Om een ​​idee te geven van hoe ver weg ze zijn, De baan van Pluto bevindt zich op ongeveer 40 AU en zijn dichtste nadering tot de zon (perihelium) is op 30 AU. Deze ontdekking markeerde een keerpunt in de studies van het zonnestelsel, en tot nu toe, in totaal zijn er 21 ETNO's geïdentificeerd.

Onlangs, een aantal studies hebben gesuggereerd dat de dynamische parameters van de ETNO's beter zouden kunnen worden verklaard als er een of meer planeten zouden zijn met een massa die meerdere malen groter is dan die van de aarde op afstanden van honderden AU. Vooral, in 2016 gebruikten de onderzoekers Brown en Batygin de banen van zeven ETNO's om het bestaan ​​te voorspellen van een "superaarde" die rond de zon draait op zo'n 700 AU. Dit bereik van massa's wordt sub-Neptuniaans genoemd. Dit idee wordt de Planet Nine-hypothese genoemd en is een van de huidige onderwerpen van interesse in planetaire wetenschap. Echter, omdat de objecten zo ver weg zijn, is het licht dat we ervan ontvangen erg zwak en tot nu toe was Sedna de enige van de 21 trans-Neptuniaanse objecten die spectroscopisch werden waargenomen.

Nutsvoorzieningen, een team van onderzoekers onder leiding van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) in samenwerking met de Complutense Universiteit van Madrid heeft een stap gezet in de richting van de fysieke karakterisering van deze lichamen, en om de hypothese van Planet Nine te bevestigen of te weerleggen door ze te bestuderen. De wetenschappers hebben de eerste spectroscopische waarnemingen gedaan van 2004 VN112 en 2013 RF98, beide zijn dynamisch bijzonder interessant omdat hun banen bijna identiek zijn en de polen van de banen door een zeer kleine hoek van elkaar zijn gescheiden. Dit suggereert een gemeenschappelijke oorsprong, en hun huidige banen zouden het resultaat kunnen zijn van een eerdere interactie met de hypothetische planeet Negen. Deze studie, onlangs gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , suggereert dat dit paar ETNO's een binaire asteroïde was die uiteenviel na een ontmoeting met een planeet buiten de baan van Pluto.

Opeenvolging van afbeeldingen gemaakt met de Gran Telescopio CANARIAS (GTC) om een ​​van de in dit artikel bestudeerde ETNO's te identificeren, 2013 RF98, waar men kan zien hoe het beweegt gedurende vier opeenvolgende nachten. Onderstaand, Rechtsaf, zichtbare spectra verkregen met de GTC van de twee objecten 2004 VN112 en 2013 RF98. De rode lijnen tonen de gradiënten van de spectra. Krediet:Julia de León (IAC).

Om tot deze conclusies te komen, ze maakten de eerste spectroscopische waarnemingen van 2004 VN112 en 2013 RF98 in het zichtbare bereik. Deze werden uitgevoerd in samenwerking met de ondersteunende astronomen Gianluca Lombardi en Ricardo Scarpa, met behulp van de OSIRIS-spectrograaf op de Gran Telescopio CANARIAS (GTC), gelegen in het Roque de los Muchachos Observatorium (Garafía, La Plama). Het was hard werken om deze asteroïden te identificeren, omdat hun grote afstand betekent dat hun schijnbare beweging aan de hemel erg langzaam is. Vervolgens, ze maten hun schijnbare magnitudes (hun helderheid gezien vanaf de aarde) en herberekenden ook de baan van 2013 RF98, die slecht bepaald was. Ze vonden dit object op een afstand van meer dan een boogminuut verwijderd van de positie die was voorspeld op basis van de efemeriden. Deze waarnemingen hebben geholpen om de berekende baan te verbeteren, en zijn gepubliceerd door het Minor Planet Center (MPEC 2016-U18:2013 RF98) dat verantwoordelijk is voor de identificatie van kometen en kleine planeten (asteroïden) en voor het meten van hun parameters en baanposities.

Het zichtbare spectrum kan ook enige informatie geven over hun samenstelling. Door de helling van het spectrum te meten, kan worden bepaald of ze puur ijs op hun oppervlak hebben, zoals het geval is voor Pluto, evenals sterk bewerkte koolstofverbindingen. Het spectrum kan ook wijzen op de mogelijke aanwezigheid van amorfe silicaten, zoals in de Trojaanse asteroïden geassocieerd met Jupiter. De waarden verkregen voor 2004 VN112 en 2013 RF98 zijn bijna identiek en vergelijkbaar met die fotometrisch waargenomen voor twee andere ETNO's, 2000 CR105 en 2012 VP113. Sedna, echter, de enige van deze objecten die eerder spectroscopisch was waargenomen, vertoont heel andere waarden dan de anderen. Deze vijf objecten maken deel uit van de groep van zeven die werd gebruikt om de hypothese van Planeet Negen te testen, wat suggereert dat ze allemaal een gemeenschappelijke oorsprong zouden moeten hebben, behalve Sedna, waarvan wordt gedacht dat het afkomstig is uit het binnenste deel van de Oortwolk.

"De vergelijkbare spectrale gradiënten waargenomen voor het paar 2004 VN112 - 2013 RF98 suggereren een gemeenschappelijke fysieke oorsprong", legt Julia de León uit, de eerste auteur van het artikel, een astrofysicus bij het IAC. "We stellen de mogelijkheid voor dat ze voorheen een binaire asteroïde waren die ongebonden werd tijdens een ontmoeting met een zwaarder object". Om deze hypothese te valideren, het team voerde duizenden numerieke simulaties uit om te zien hoe de polen van de banen zich in de loop van de tijd zouden scheiden. De resultaten van deze simulaties suggereren dat een mogelijke Planeet Negen, met een massa tussen 10 en 20 aardmassa's die rond de zon draaien op een afstand tussen 300 en 600 AU, zou het paar 2004 VN112 - 2013 RF98 ongeveer 5 en 10 miljoen jaar geleden hebben kunnen afwijken. Dit zou kunnen verklaren, in principe, hoe deze twee asteroïden, beginnend als een paar dat om elkaar heen draait, raakten geleidelijk gescheiden in hun banen omdat ze op een bepaald moment in de tijd een veel massiever object naderden.