De vreemde banen van sommige objecten in de verste uithoeken van ons zonnestelsel, door sommige astronomen verondersteld te zijn gevormd door een onbekende negende planeet, kan in plaats daarvan worden verklaard door de gecombineerde zwaartekracht van kleine objecten in een baan om de zon voorbij Neptunus, zeggen onderzoekers.

De alternatieve verklaring voor de zogenaamde 'Planet Nine'-hypothese, naar voren gebracht door onderzoekers van de Universiteit van Cambridge en de Amerikaanse Universiteit van Beiroet, stelt een schijf voor die bestaat uit kleine ijzige lichamen met een gecombineerde massa van wel tien keer die van de aarde. In combinatie met een vereenvoudigd model van het zonnestelsel, de zwaartekrachten van de veronderstelde schijf kunnen de ongewone orbitale architectuur verklaren die wordt vertoond door sommige objecten aan de buitenste regionen van het zonnestelsel.

Hoewel de nieuwe theorie niet de eerste is die stelt dat de zwaartekracht van een massieve schijf gemaakt van kleine objecten de noodzaak van een negende planeet zou kunnen vermijden, het is de eerste dergelijke theorie die in staat is de significante kenmerken van de waargenomen banen te verklaren, terwijl ze rekening houdt met de massa en zwaartekracht van de andere acht planeten in ons zonnestelsel. De resultaten worden gerapporteerd in de Astronomisch Tijdschrift .

Voorbij de baan van Neptunus ligt de Kuipergordel, die bestaat uit kleine lichamen die zijn overgebleven van de vorming van het zonnestelsel. Neptunus en de andere reuzenplaneten beïnvloeden door de zwaartekracht de objecten in de Kuipergordel en daarbuiten, gezamenlijk bekend als trans-Neptunian Objects (TNO's), die de zon omcirkelen op bijna cirkelvormige paden vanuit bijna alle richtingen.

Echter, astronomen hebben enkele mysterieuze uitbijters ontdekt. Sinds 2003, er zijn ongeveer 30 TNO's in zeer elliptische banen gesignaleerd:ze onderscheiden zich van de rest van de TNO's door te delen, gemiddeld, dezelfde ruimtelijke oriëntatie. Dit type clustering kan niet worden verklaard door onze bestaande architectuur van het zonnestelsel met acht planeten en heeft ertoe geleid dat sommige astronomen de hypothese hebben aangenomen dat de ongebruikelijke banen kunnen worden beïnvloed door het bestaan ​​van een tot nu toe onbekende negende planeet.

De 'Planet Nine'-hypothese suggereert dat om de ongebruikelijke banen van deze TNO's te verklaren, er zou een andere planeet moeten zijn, vermoedelijk ongeveer tien keer massiever dan de aarde, die op de loer liggen in de verre uithoeken van het zonnestelsel en de TNO's in dezelfde richting 'hoeden' door het gecombineerde effect van zijn zwaartekracht en die van de rest van het zonnestelsel.

"De Planet Nine-hypothese is fascinerend, maar als de veronderstelde negende planeet bestaat, het heeft tot dusver detectie vermeden, " zei co-auteur Antranik Sefilian, een doctoraat student in Cambridge's Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics. "We wilden kijken of er nog een minder dramatisch en misschien natuurlijker, oorzaak van de ongebruikelijke banen die we bij sommige TNO's zien. Wij dachten, in plaats van een negende planeet toe te staan, en maak je dan zorgen over zijn vorming en ongebruikelijke baan, waarom niet gewoon rekening houden met de zwaartekracht van kleine objecten die een schijf vormen buiten de baan van Neptunus en kijken wat het voor ons doet?"

Professor Jihad Touma, van de Amerikaanse Universiteit van Beiroet, en zijn voormalige student Sefilian modelleerden de volledige ruimtelijke dynamiek van TNO's met de gecombineerde actie van de gigantische buitenplaneten en een enorme, verlengde schijf voorbij Neptunus. De berekeningen van het duo, die voortkwam uit een seminar aan de Amerikaanse Universiteit van Beiroet, onthulde dat een dergelijk model de verbijsterende ruimtelijk geclusterde banen van sommige TNO's kan verklaren. In het proces, ze waren in staat om bereiken in de massa van de schijf te identificeren, zijn 'rondheid' (of excentriciteit), en gedwongen geleidelijke verschuivingen in zijn oriëntaties (of precessiesnelheid), die getrouw de uitbijter TNO-banen reproduceerde.

"Als je planeet negen uit het model verwijdert en in plaats daarvan veel kleine objecten verspreidt over een groot gebied, collectieve aantrekkingen tussen die objecten zouden net zo goed de excentrische banen kunnen verklaren die we in sommige TNO's zien, " zei Sefilian, die een Gates Cambridge Scholar is en lid is van Darwin College.

Eerdere pogingen om de totale massa van objecten buiten Neptunus te schatten, hebben slechts ongeveer een tiende van de massa van de aarde bereikt. Echter, om ervoor te zorgen dat de TNO's de waargenomen banen hebben en dat er geen planeet negen is, het model van Sefilian en Touma vereist dat de gecombineerde massa van de Kuipergordel enkele tot tien keer de massa van de aarde is.

"Bij het observeren van andere systemen, we bestuderen vaak de schijf rond de moederster om de eigenschappen van planeten in een baan eromheen af ​​te leiden, " zei Sefilian. "Het probleem is wanneer je de schijf vanuit het systeem bekijkt, het is bijna onmogelijk om alles in één keer te zien. Hoewel we geen direct observationeel bewijs hebben voor de schijf, we hebben het ook niet voor Planeet Negen, daarom onderzoeken we andere mogelijkheden. Hoe dan ook, het is interessant op te merken dat waarnemingen van Kuipergordel-analogen rond andere sterren, evenals modellen voor planeetvorming, onthullen enorme overblijfselen van puin.

"Het is ook mogelijk dat beide dingen waar zijn - er zou een massieve schijf en een negende planeet kunnen zijn. Met de ontdekking van elke nieuwe TNO, we verzamelen meer bewijs dat kan helpen hun gedrag te verklaren."