夜空を見上げて、有名なオリオン座の三ツ星を見つけてください。次に、それらの間の線を、おうし座、雄牛の星座に向かって右に伸ばします.それらの中間には、天文学の歴史の中で最も有名な発見の 1 つである、太陽を周回する 9 番目の惑星の本拠地である可能性のある、他の点では目立たない空の小さなパッチがあります。
太陽系で新しい惑星が発見されるのは毎日ではありません。実際、ある尺度では、天王星 (1781 年) と海王星 (1846 年) の全人類の歴史の中で、それまでに 2 回しか起きていません。他のすべての惑星は古代から知られていましたが、実際に「発見」されたことはありません.
ケレス (最大の小惑星) や冥王星などのオブジェクトは、かつて惑星クラブの一部と見なされていましたが、その後メンバーシップが取り消されました.ウィリアム・ハーシェル、アーバイン・ルベリエ、ヨハン・ゴットフリート・ゴール、ジョン・カウチ・アダムスは、まだそのように考えられている新しい惑星を発見した唯一の天文学者です.
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そのエリートリストは間もなく拡大するかもしれません。カリフォルニア工科大学の天文学者であるマイク ブラウンとコンスタンティン バティギンは、その最有力候補の 1 人です。 2016 年に彼らは、太陽を周回する惑星の点呼は終わっていないという急進的な考えを公表しました。彼らは、海王星の向こうにいくつかの小さな世界が不思議な動きをしていることに気づき、おそらく第 9 惑星がその奇妙な動きを説明できると考えました.
「私たちは、別の惑星が太陽系外縁部の特徴を説明できると確信していました」とバティギンは言います。彼らはこの物体を求めて空を探し回っていますが、これまでのところ逃れています。今のところ、この可能性のある世界はプラネット ナインと呼ばれています。発見された場合、他の惑星と同様に、ローマまたはギリシャの神にちなんで名付けられます。
遠距離恋愛
プラネット ナインの存在が示唆されたのは、既知の 8 つの惑星を超えた暗い環境を覗き込むのに十分な大きさの望遠鏡を使用した過去 10 年間の観測に基づいています。この未開拓の荒野を研究することは、真の挑戦です。私たちは反射した太陽光のおかげでしか見ることができず、これらの太陽系外天体 (TNO) の場合、光はかなりの旅をしなければなりません.
オデッセイは太陽から始まり、4,500,000,000km を超える距離を移動した後、物体に跳ね返り、地球への帰路をほぼ最初まで遡ります。その光もまたずっと衰退していて、非常にかすかで、それを集めるには大きな望遠鏡が必要です.
2012 VP113 として知られる幅 600 キロメートルの天体を見てみましょう。太陽から地球までの距離の 80 倍の距離にあるため、地球から反射して見える光は、通常の太陽光の約 4000 万分の 1 です。秒速 300,000 キロメートルで移動しているにもかかわらず、光が太陽から VP113 までの全距離をカバーし、地球に戻るにはほぼ 1 日かかります。
未発見の惑星の可能性を最初に示したのは、2014 年に天文学者のスコット シェパードとチャド トルヒーヨによって VP113 が発見されたときでした。彼らは現在、第 9 惑星を追い詰めている別のチームです。太陽の周りの VP113 の経路を詳しく調べたところ、セドナと呼ばれる別の TNO と軌道特性を共有していることがわかりました。それらが太陽に接近する角度は、不気味なほど似ています。太陽系の形成に関する私たちの最善の理論では、各天体のこの傾きはランダムであるはずです。したがって、これら 2 つのオブジェクトが一致するという事実は疑いを引き起こします。
「犯罪現場の指紋やガラスの破片のようなものです」とハワイのジェミニ天文台のメーガン・シュワンブは言い、いくつかの TNO の共同発見者でもあります。 「誰がやったの?」.
1 つの説明は、9 番目の惑星に指を向けることです。その重力がこれらの天体を引っ張り、軌道を整えています。それを行うには、地球の質量の数倍にする必要があります.
この方法で新しい惑星を発見したのはこれが初めてではありません。天王星が発見された後、その軌道の不一致は、さらに遠くにある別の惑星の牽引力に帰着しました.案の定、天文学者がこの惑星の位置を計算したところ、海王星を発見しました。
現在、ブラウン、バティギン、シェパード、トルヒーヨを含む天文学者のチームが、プラネット ナインで同じことを試みています。
かくれんぼ
これまでのところ、惑星は頑固に見えないままですが、捜索により、それが実際にそこにあるという証拠が固まりました.太陽系の外側を調査する過程で、天文学者は新しい TNO を発見しました。
現在、地球よりも太陽から 230 倍以上離れた場所に 14 個の天体が集まっていることがわかっています。これには、シェパードを含む天文学者のチームによって発見され、2018 年 10 月に発表された「ゴブリン」と呼ばれる天体が含まれます。これは、太陽の周りを非常に細長い 40,000 年ループ上にある幅 300 キロメートルの TNO です。同様の傾きを共有している天体が多いほど、プラネット ナインの主張が強くなります。
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しかし、別の説明もあります。主なものは、これらの模倣軌道が観測バイアスに過ぎないということです。まだ発見されていない数百万の TNO が存在すると考えられており、それらはすべてランダムな軌道を持っています。太陽の周りで同じような経路をたどるほんの一握りの惑星に遭遇したのは、まぐれかもしれません.
もしこれが本当なら、プラネット・ナインは私たちの想像の産物でしょう。しかし、2019 年 1 月、Brown と Batygin は、最新の TNO の発見に基づいて、これがどの程度可能性が高いかを定量化しようとする新しい研究を発表しました。彼らの答えは？わずか 0.2% です。
「これは私たちの最も控えめな見積もりです」とバティギンは言います。彼らは、第 9 惑星が、太陽系外縁部に見られるものについての唯一の既存の説明であると主張しています。
空を磨く
それは簡単に見つかるという意味ではありません。これまでのすべての検索で、惑星を見つけることができませんでした。世界にはそれを見ることができる望遠鏡がほんの一握りしかないという事実によって、捜索は助けられません.
微弱な光を集めるために大口径の望遠鏡が必要なだけでなく、視野の広いカメラを搭載した望遠鏡も必要です。ブラウンはハワイにある口径 8.2 メートルのすばる望遠鏡を使ってそれを探していますが、バティギンは数字の計算に忙しくしています。
「捜索範囲は 800 平方度です」と Brown 氏は言います。これは満月の3,200回分に相当します。視野が狭い望遠鏡では、この広大な範囲をカバーするには時間がかかりすぎます.
それも 2 次元の空のパッチではなく、3 次元です。また、プラネット ナインの太陽からの正確な距離もわかっていません。近くにあれば明るくなり、遠ければ暗くなります。
より明るい端になると、ブラウンは、成功せずに隠れている可能性のある空のほぼすべてをすでにカバーしたと言います。 「それは私にとって驚くべきことです」と彼は言います。 「それは、プラネット・ナインがどのようなものになるかについての最も合理的な推測だったでしょう。」
Batygin の最新のコンピューター モデリングを考慮に入れると、この調査結果はさらに予想外のものになります。 「私たちは、過去 18 か月間に何千もの新しいコンピューター シミュレーションを実行しました」と彼は言います。これらはすべて、プラネット ナインがどこにあるのかをより理解するためです。
Batygin によると、これらの計算の結果は、「Planet Nine は、最初の見積もりと比較して、すべてのパラメーターで 2 倍小さい」ということです。その公転周期は現在、20,000 年ではなく 10,000 年であると考えられています。地球の質量の 10 倍ではなく、5 倍です。小さいにもかかわらず、軌道が短いため、2016 年の当初の推定よりも約 2.5 倍明るくなります。
ネットが閉鎖中
では、明るい端でエリア全体をトロールしているにもかかわらず、なぜブラウンはまだそれを見つけられないのでしょうか? 「そのアルベドはわかりませんが、それが重要なパラメーターです」と Brown は言います。オブジェクトのアルベドは、その表面が空間に反射する太陽光の量の尺度です。 「非常に曇った明るい天体か、低アルベドのがらくたで覆われた暗い氷球のいずれかである可能性があります。」
まだ発見されていないという事実は、それが後者であることを示唆しています。表面がくすんで暗くなると、プラネット ナインを見つけるのにさらに時間がかかります。 「その範囲の空の約 50% をカバーしました」と彼は言います。
というわけでネットは閉鎖中ですが、なかなか骨の折れる作業です。 「主な困難は、何年にもわたってそのような激しい捜索を続けることです」とブラウンは言います.オリオンのベルトとおうし座の間のプラネット・ナインの予測位置は、祝福と呪いの両方です。オリオン座は冬の空の一部です。つまり、天文学者はその季節にそれを探すことに制限されています。夏は日中の空の一部であるため、検出できません。
プラス面として、冬の夜はより長くなりますが、強調されたマイナス面は、近年ハワイの冬の天候がひどいことです. Batygin は、ゴルフボールほどの大きさの雹が車に激突する中、火山を望遠鏡まで運転していたときのことを思い出します。別の機会に、天気は晴れたように見えましたが、ブラウンが望遠鏡に到着すると、望遠鏡のドアが凍って閉まっていることがわかりました。
「想像できるあらゆる種類の障害がありました」とブラウンは言います。その他の障害には、火山の噴火、地震、二酸化硫黄の煙などがあります。 「それはイライラします」と彼は言います。 「[私は] それを見つけて、別のことに移りたいと思っています。」
冬が終わり、この季節は終わり、捜索は地球が太陽の有利な側に戻るまで待たなければなりません. Batygin はそれをうまくまとめています。 「重力波を見てください。見つけるのに 100 年かかりました。」
宇宙探査に関するサイエンス フォーカス ポッドキャストのエピソードを聞く:
- 人類の未来 – 角道夫
- そこに誰かいますか? – マイク・ギャレット
- 宇宙ミッションを成功させるにはどうすればよいですか? – マーク・マコーリアン
うまくいけば、それほど長く待つ必要はありません。現在の検索が失敗した場合、Large Synoptic Survey Telescope (LSST) の形で地平線上に希望があります。現在チリで建設中のその 32 億ピクセルのカメラは、満月 49 個分の大きさの空の領域を一度に撮影することができます。
2022年に運用を開始する予定です。すぐにプラネット・ナインを見つけられなくても、何百もの新しいTNOを発見することが期待されています。もし彼らの軌道もまた、物語のような整列を共有しているなら、それはプラネット・ナインの主張を強化し、天文学者をどこでそれを見つけるかを指し示すでしょう.シュワンブによれば、プラネット・ナイン仮説は答えられる問題です。 「永遠にミステリーになるわけではありません」と彼女は言います。
より深い謎は、第 9 惑星がどのようにしてそこにたどり着いたかということです。地球の質量の 5 倍の惑星が、海王星よりも太陽から 20 倍離れたところにあるのはなぜですか?最も可能性の高い説明は、何らかのイベントによって宇宙の深みに投げ出される前に、他の 8 つの惑星と一緒に太陽系の内側で形成されたというものです。
天文学者がプラネット ナインの証拠を発見する前でさえ、太陽系の形成に関するコンピューター シミュレーションは、行方不明の惑星を示唆していました。 5 つの巨大な惑星から始まった太陽系は、わずか 4 つの惑星から始まったものよりも、今日の私たちに似たものになりました。唯一の問題は、この余分な惑星がかつて存在したという証拠が他になかったことです.
しかし、現在の活動の狂乱がプラネット・ナインの存在を確認するとすれば、それはほぼ間違いなく、この行方不明の世界です.その発見は、リストに載っている別の惑星以上のものを意味します。それは、太陽系が現在のように見える理由を理解するための鍵となる可能性があります.
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