سیاره نهم: آیا جستجو برای این دنیای گریزان تقریباً به پایان رسیده است؟

در اعماق نواحی بیرونی منظومه شمسی – آنقدر دور از سیارات شناخته شده که خورشید را به سختی می توان از یک ستاره نزدیک تشخیص داد – ممکن است دنیای عظیم و یخی در سایه ها در کمین باشد و منتظر کشف توسط بشر باشد.

و روزی که در نهایت این سیاره ی گریزان را پیدا کنیم، به لطف تلسکوپ پیشرفته ای که سال آینده شروع به اسکن آسمان می کند، ممکن است به زودی فرا برسد.

منظومه شمسی دارای هشت سیاره رسمی است: عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون. اما در سال‌های اخیر، اخترشناسان پیشنهاد کرده‌اند که جهان نهم، با نام مستعار تخیلی ‘سیاره نه’، می‌تواند در دوردست‌های همسایگی کیهانی ما پنهان شود.

و نه، ما در مورد پلوتون صحبت نمی کنیم، که در سال ۱۳۸۴ از وضعیت سیاره ای کامل به ‘سیاره کوتوله’ تنزل یافت. در عوض، دانشمندان معتقدند سیاره نه یک غول گازی یا یخی است که میلیاردها مایل دورتر از بقیه سیارات است. اگر وجود داشته باشد، می‌تواند درک ما از منشا و تکامل منظومه شمسی را نیز بازنویسی کند.

اخترشناسان پیش‌بینی کرده‌اند که این جهان فرضی چقدر می‌تواند بزرگ باشد، چقدر می‌تواند دور باشد و حتی در کجا باید در مدارش به دور خورشید باشد. با این حال، در واقع یافتن سیاره نه، که گاهی سیاره X نیز نامیده می‌شود، تقریباً یک دهه است که دانشمندان را دور زده است.

اما شکار سیاره نهم بالقوه منظومه شمسی ممکن است به زودی به پایان برسد. کارشناسان گفتند، با افتتاح رصدخانه پیشگامانه Vera C. Rubin در سال ۱۴۰۳، ممکن است نهایتاً ظرف چند سال آینده سیاره نه را پیدا کنیم – یا این ایده را برای همیشه کنار بگذاریم.

مایک براون، ستاره شناس در Caltech که به همراه یکی از همکارانش فرضیه سیاره نهم را ارائه کرده است، به گفت: ‘توضیح منظومه شمسی بدون سیاره نه واقعا دشوار است.’ اما تا زمانی که آن را نبینید، هیچ راهی برای اطمینان ۱۰۰% وجود ندارد.

فرضیه سیاره نهم

ایده نهمین سیاره در منظومه شمسی برای اولین بار با اکتشافات اورانوس در سال ۱۱۵۹ هجری شمسی و نپتون در سال ۱۲۲۴، بیش از ۳۰۰۰ سال پس از کشف سایر سیارات توسط بابلی ها شکل گرفت. این اکتشافات ثابت کرد که منظومه شمسی بسیار بزرگتر از آن چیزی است که بشر زمانی تصور می کرد و این احتمال را افزایش داد که جهان های دیگر در انتظار کشف هستند.

اما به غیر از پلوتو که اکنون تنزل یافته است، هیچ سیاره کاملی فراتر از نپتون یا کمربند کویپر – حلقه‌ای عظیم از سیارک‌ها، دنباله‌دارها و سیارات کوتوله‌ای که به دور خورشید دورتر از نپتون می‌چرخند – ظاهر نشده است. و همانطور که ستاره شناسان بیشتر از منظومه شمسی بیرونی نقشه برداری کردند، بعید به نظر می رسید که چیزی به بزرگی یک سیاره را از دست داده باشند.

با این حال، یک کشف در سال ۱۳۸۲ آن را تغییر داد. دانشمندان دریافتند که سدنا – یک سیاره کوتوله بالقوه واقع در فراتر از کمربند کویپر – یک مدار عجیب به دور خورشید دارد. مسیر غیرمعمول آن نشان می دهد که جرم بزرگ دیگری در منظومه شمسی بیرونی به طور گرانشی جهان کوچک را می کشد. اما بدون اطلاعات بیشتر، اثبات این فرضیه سخت بود.

سپس، در یک مطالعه در سال ۱۳۹۲، اخترشناسان اعلام کردند که یک شی کوچکتر را در کمربند کویپر به نام ۲۰۱۲ VP113 با مداری غیرعادی مشابه مدار سدنا کشف کرده اند. این یافته‌ها همچنین اشاره کرد که اجرام فرا نپتونی غیرعادی بیشتری (TNOs) در انتظار یافتن هستند.

این یافته‌ها توجه براون و کنستانتین باتیگین، ستاره‌شناس دیگر دانشگاه کالتک را به خود جلب کرد، آنها متوجه شدند که سدنا و ۲۰۱۲ VP113 در مدارهای خود «پیچیدگی» یکسانی دارند. این بی نظمی مشترک، که باعث می شود اجرام برای مدت کوتاهی به زیر صفحه مدار سیارات شناخته شده فرو روند، نشان می دهد که چیزی – مانند یک توده سیارک، یک سیاره کوتوله یا حتی یک جهان تمام عیار – روی این اجرام می کشد.

براون که در کشف سدنا نیز مشارکت داشت و در تنزل سیاره پلوتون نقش داشت، گفت: «در آغاز، ما نگفتیم که سیاره ای وجود دارد، زیرا فکر می کردیم وجود آن چیز مضحکی است. اما ما چیزهای مختلف زیادی را برای توضیح آنچه می دیدیم امتحان کردیم، و هیچ چیز دیگری کارساز نبود.»

حتی پس از اینکه این زوج متوجه شدند که سیاره نهم امکان پذیر است، تصمیم گرفتند تا بر روی یافته های خود بنشینند تا اینکه بتوانند توضیح دیگری و کمتر بحث برانگیز ارائه دهند. با این حال، آنها سپس چهار TNO دیگر با مدارهای منطبق و بدشکل پیدا کردند که ناگهان باعث شد یک سیاره گمشده منطقی ترین توضیح به نظر برسد.

در آن زمان، این دو نفر محاسبه کردند که به لطف شانس تصادفی، هر شش TNO که مورد مطالعه قرار داده بودند، فقط ۲ درصد شانس وجود داشت. براون گفت: ‘و به محض اینکه این را می بینید، می گویید ‘اوه تلخ، یک سیاره آنجاست.’

بنابراین، در سال ۱۳۹۴، براون و باتیگین ‘فرضیه سیاره نه‘ خود را منتشر کردند، که از آن زمان تاکنون تخیل عمومی را به خود جلب کرده است.

پر کردن جای خالی: هنر و علم ایجاد تعادل در زندگی

از سال ۱۳۹۴، براون، باتیگین و دیگران به شکار سیاره نه ادامه دادند. اگرچه آنها هنوز آن را پیدا نکرده‌اند، اما TNOهای عجیب‌تری را کشف کرده‌اند که تعداد آنها را به ۱۳ رسانده و پرونده سیاره نه را بیشتر تقویت می‌کند.

این اکتشافات همچنین اندازه بالقوه سیاره نه، فاصله آن از خورشید و مسیر مداری آن در منظومه شمسی را محدود می کند.

براون گفت: «بهترین تخمین ما این است که جرم آن حدوداً هفت برابر جرم زمین است» یا جرمی بین ۵ تا ۱۰ برابر سیاره ما دارد. او افزود که این سیاره را به پنجمین سیاره پرجرم منظومه شمسی پس از مشتری، زحل، نپتون و اورانوس تبدیل می کند.

براون گفت که ترکیب سیاره نه احتمالاً «بیشتر شبیه نپتون» است، زیرا از خورشید فاصله دارد. او افزود: ‘این باعث می شود قطر آن چیزی حدود دو برابر عرض زمین باشد.’ برخی از دانشمندان همچنین پیشنهاد کرده اند که سیاره نهم می تواند توسط قمرها احاطه شود، درست مانند غول های گازی سنگین.

اگر وجود داشته باشد، سیاره نه احتمالاً به طور متوسط ​​حدود ۵۰۰ واحد نجومی از خورشید دور است – به این معنی که ۵۰۰ برابر دورتر از زمین از خورشید است. این ممکن است دور به نظر برسد، اما سیاره‌های فراخورشیدی با اندازه مشابه کشف شده‌اند که به دور ستاره‌های بیگانه در فواصل به همان اندازه پرجرم می‌چرخند و نشان می‌دهند که این امکان وجود دارد.

تا این حد، ممکن است بین ۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ سال طول بکشد تا سیاره نه یک سفر به دور خورشید را انجام دهد. مدار آن احتمالاً بسیار بیضوی است، بنابراین فاصله آن از خورشید در طول زمان بسیار متفاوت است. همچنین به احتمال زیاد در مداری مشابه با بقیه سیارات نمی چرخد، که پیدا کردن آن را دشوارتر می کند.

مدار غیرمعمول سیاره نهم و فاصله بسیار زیاد از خورشید نیز این احتمال را افزایش می دهد که می تواند یک سیاره سرکش باشد – یک دنیای بین ستاره ای که پس از پرتاب شدن از منظومه ستاره ای اش توسط خورشید گرفته شده است. با این حال، براون و باتیگین بر این باورند که سیاره نهم احتمالاً در کنار سایر سیارات منظومه شمسی شکل گرفته است.

آیا واقعاً وجود دارد؟ بررسی جنبه‌های وجود و عدم وجود

بسیاری از ستاره شناسان محتاطانه به وجود سیاره نهم خوشبین هستند.

الساندرو موربیدلی، ستاره شناس رصدخانه کوت دازور در فرانسه، گفت: «احتمال زیادی وجود دارد که سیاره نهم وجود داشته باشد». موربیدلی که مقاله ۱۳۹۴ براون و باتیگین را قبل از انتشار بررسی کرده است، اضافه کرد: ‘چند خط شواهد غیرمستقیم به نفع وجود آن وجود دارد.’

دیوید رابینوویتز، اخترفیزیکدان در دانشگاه ییل، موافق است که احتمالا چیزی در آنجا وجود دارد، و سیاره نه ‘بهترین توضیح تا کنون’ است، او گفت. همچنین او گفت که اکتشافات TNOهای غیرعادی اضافی از زمانی که سیاره نه برای اولین بار پیشنهاد شد، اعتماد به این نظریه را حفظ کرده است.

اما همه متقاعد نشده اند که سیاره نهم واقعی است.

شان ریموند، محقق آزمایشگاه اخترفیزیک بوردو در فرانسه، گفت: ‘این یک ترن هوایی بود! من از فکر کردن ۹۰٪ در آنجا به ۱۰٪ و همه جا رسیده ام.’ ‘من برای حضور آن در آنجا ریشه یابی می کنم، اما هنوز نسبت به وجود آن باور دارم یا خیر.’

تردیدها در مورد سیاره نه ریشه در توضیحات بالقوه جایگزین برای رفتار عجیبی که در میان TNO ها مشاهده می شود، است. برای مثال، ناهنجاری‌های گرانشی که براون و باتیگین پرچم‌گذاری کرده‌اند ممکن است ناشی از یک سیاه‌چاله کوچک، یک دیسک غول‌پیکر نامرئی از غبار یا یک برخورد نزدیک تاریخی با یک سیاره سرکش باشد. از طرف دیگر، TNOها ممکن است شواهدی باشند که مدل گرانش ما نیاز به اصلاح دارد.

سامانتا لاولر، ستاره شناس دانشگاه رجینا در کانادا و منتقد برجسته سیاره فرضیه نه گفت، دیگران معتقدند پیچ ​​خوردگی های TNO به سادگی یک ‘سوگیری رصدی’ است، زیرا شناسایی TNO هایی که به زمین نزدیک تر از دورتر هستند آسان تر است.

لاولر گفت: ‘من معتقدم که اجسام بسیار جالبی برای کشف در منظومه شمسی بیرونی باقی مانده است.’ او افزود، اما سیاره نه یکی از آنها نیست.

با این حال، براون و باتیگین این تصور را که تعصب رصدی توهم سیاره نهم را ایجاد می کند، رد می کنند.

براون گفت: من تا زمانی که واقعاً آن را پیدا کنید، تا آنجا که می توانید مطمئن باشید [سیاره نه وجود دارد] وجود دارد.

راز از دست دادن: چرا ما آن را پیدا نکردیم؟

براون گفت که تاکنون، محققان هزاران تصویر از بررسی های متعدد آسمان در امتداد مسیر مداری پیشنهادی سیاره نه را تجزیه و تحلیل کرده اند و به دنبال اجرامی هستند که در طول زمان حرکت می کنند.

براون افزود، متأسفانه، آسمان شب مملو از اجرام متحرک و روشن مانند دنباله‌دارها است، بنابراین محققان برای یافتن این سیاره باید «زباله‌های زیادی» را مرتب کنند.

براون و باتیگین در جدیدترین کار خود، داده های تلسکوپ پیمایش پانورامیک و سیستم واکنش سریع (Pan-STARRS) در رصدخانه هالیکالا در هاوایی را تجزیه و تحلیل کردند و با اطمینان حدود ۷۸ درصد از مسیر مداری مشکوک را به عنوان مکان های مخفی احتمالی سیاره رد کردند.

این امر مکان سیاره نه را به جایی در دورترین ۲۲ درصد مسیر مداری آن محدود کرد. متأسفانه تلسکوپ هایی مانند Pan-STARRS به اندازه کافی قدرتمند نیستند که بتوانند به درستی در این فضا جستجو کنند.

کی پیداش می کنیم؟

اگر سیاره نهم در دورترین نقاط مدار خود پنهان شده باشد، به تلسکوپی به اندازه کافی قدرتمند برای شناسایی آن نیاز خواهیم داشت.

براون و باتیگین قبلاً تجزیه و تحلیل داده‌های تلسکوپ سوبارو ژاپن در هاوایی را آغاز کرده‌اند که شانس بیشتری نسبت به Pan-STARRS برای یافتن سیاره دارد. اما اگر این بررسی نتواند کار را کامل کند، آنها به رصدخانه آتی Vera C. Rubin مراجعه خواهند کرد که در حال حاضر در شیلی در دست ساخت است.

این تلسکوپ زمینی که به بزرگترین دوربین دیجیتال جهان تجهیز می‌شود، به محققان این امکان را می‌دهد که به منظومه شمسی نگاهی فراتر از هر یک از پیشینیان خود داشته باشند، مشابه آنچه که تلسکوپ فضایی جیمز وب به محققان این اجازه را می‌دهد تا دورتر از نقاط قابل مشاهده کیهان را مشاهده کنند.

این رصدخانه در حال حاضر قرار است در اواخر سال ۱۴۰۳ افتتاح شود.

براون گفت با کمک تلسکوپ پیشرفته، سیاره نهم را می توان ظرف دو سال آینده پیدا کرد. با این حال او همچنین به شوخی گفت که از سال ۱۳۹۴ هر سال همین حرف را زده است.

ریموند و رابینوویتز هر دو توافق کردند که سیاره نه می تواند ظرف یک سال پس از آنلاین شدن رصدخانه روبین پیدا شود. ریموند گفت، اگر تلسکوپ نتواند سیاره را در چند سال اول پیدا کند، ‘پس فرضیه تقریباً مرده است.’

اما موربیدلی و رابینوویتز خاطرنشان کردند که حتی اگر تلسکوپ بلافاصله سیاره را پیدا نکند، باز هم می تواند TNO های بیشتری را شناسایی کند، که به نشان دادن اینکه آیا این نظریه قابل اجرا است یا خیر کمک می کند.

چرا سیاره نه مهم است؟

اگرچه دانشمندان در مورد وجود سیاره نهم اختلاف نظر دارند، اما یک چیزی که همه آنها بر سر آن اتفاق نظر دارند این است که در واقع یافتن جهان گریزان احتمالاً بزرگترین کشف منظومه شمسی در قرن است.

ریموند گفت که این یک یافته ‘قابل توجه’ خواهد بود. او افزود که برای درک ما از منشا و تکامل منظومه شمسی نیز ‘بزرگ’ خواهد بود.

موربیدلی گفت، مشاهده این سیاره همچنین می تواند به ما اطلاعات بیشتری در مورد شکل گیری و تکامل سیارات غول پیکر بدهد. این نه تنها به ما کمک می‌کند تا درباره سیارات منظومه شمسی بیشتر بدانیم، بلکه هزاران سیاره فراخورشیدی غول‌پیکر در اطراف ستاره‌های دور را نیز روشن کند.

اگر آژانس‌های فضایی مانند ناسا کاوشگرهایی را برای پرواز نزدیک به سیاره بفرستند، می‌توانند سرنخ‌های بیشتری در مورد گذشته منظومه شمسی نیز فاش کنند.

براون گفت: ‘این رازهای زیادی خواهد داشت که با مطالعه دقیق آن قفل آن باز خواهد شد.’