Wijzen KBO’s de weg naar de negende planeet?

De banen van verschillende KBO's en planeet 9
De banen van Neptunus (magenta), Seda, (Donker magenta), een aantel KBO’s (Cyaan) en de hypothetische negende planeet (Oranje), Credit: Caltech.

Op 20 januari 2016 kondigden de astronomen Batygin en Brown aan dat ze bewijs hadden gevonden dat duidde op het bestaan van een zware planeet in de buitenste delen van het zonnestelsel. Uitgaande van wiskundige modellen en computer simulaties zou de planeet twee tot drie keer zo groot en tien keer zo zwaar moeten zijn als de Aarde. Uitgaande van de elliptische baan en de afstand tot de Zon zou de planeet 10.000 – 20.000 jaar nodig hebben voor een omwenteling om de Zon.

Vanaf die tijd zijn er andere studies verschenen over het mogelijke bestaan van een negende planeet. Eén van de laatste studies is afkomstig van onderzoekers van de Universiteit van Arizona waarin een onderzoeksgroep van het Lunar and Planetary Laboratory aangeeft dat de extreme excentriciteit van de baan van verre Kuiper Gordel Objecten (KBO’s) mogelijk aangeeft dat ze in het verleden de baan van de verre planeet zijn gekruist.

Het is al een tijdje bekend dat een paar van de bekende KBO’s een andere baan beschrijven dat de meerderheid van de groep. De meeste KBO’s worden duidelijk beïnvloed door de zwaartekracht van de gasplaneten en dan met name de planeet Neptunus maar enkele leden uit de Kuipergordel volgen een ongebruikelijke baan.

Toen Batygin en Brown eind januari hun bevindingen publiceerden gaven ze aan dat deze objecten allemaal min of meer een gelijk baanvlak en perihelium afstand beschreven. Hun berekeningen lieten daarnaast ook zien dat de kans dat dit een toevalligheid is ook erg klein was; slechts 0,007%

Ze bedachten dat een verre excentrische planeet verantwoordelijk was voor de instandhouding van de baan van deze KBO’s. Om dit te kunnen doen zou deze planeet tien keer zwaarder dan de Aarde moeten zijn en een baan hebben die zich ongeveer in hetzelfde baanvlak bevindt als de KBO’s maar met een perihelium dat zich 180° tegenover het perihelium van de KBO’s bevindt.

Een dergelijke planeet zou nier alleen de aanwezigheid van Sedna-achtige objecten (objecten met een extreem excentrische baan) verklaren maar de planeet zou ook verklaren waar die objecten in de buitenste delen van het zonnestelsel vandaan komen want hun herkomst is tot nu toe eigenlijk onduidelijk.

In hun artikel benaderden de onderzoekers van de Universiteit van Arizona de dingen vanuit een andere hoek. Als de negende planeet daadwerkelijk de banen snijdt van sterk excentrische KBO’s dan is het erg waarschijnlijk zijn dat de baan van de planeet in resonantie is met de KBO’s.

Als gevolg van ontmoetingen met grotere objecten die hun baan verstoren worden kleinere objecten voortdurend uit het zonnestelsel gestoten. Om dat te voorkomen moeten deze kleinere objecten door baan resonanties worden beschermd. Als grote en kleine objecten elkaar passeren komen ze nooit dicht genoeg bij elkaar om elkaar significant te beïnvloeden.

Dit is ook de manier waarop Pluto zich in het zonnestelsel heeft kunnen handhaven. Pluto passeert regelmatig de baan van Neptunus maar ze komen nooit dicht genoeg bij elkaar in de buurt zodat de invloed van de grote Neptunus er nooit voor kan zorgen dat de baan van Pluto wordt verstoord.

De onderzoekers van de Universiteit van Arizona hebben de banen van zes KBO’s onderzocht: Sedna, 2010 GB174, 2994 VN1 12, 2004 VN112, 2012 VP113 en 2013 GP136. Ze concludeerden dat een hypothetische planeet met een periode van ongeveer 17.117 jaar en een perihelium afstand van 665 AU nodig is voor de baan resonanties met de KBO’s. Dit valt binnen de parameters die door Batygin en Brown werden geschat.

Uit de berekeningen zou verder volgen dat Sedna in een 3:2 resonantie is met de planeet, 2010 GB174 zou in een 5:2 resonantie zijn, 2994 VN1 12 in een 3:1 resonantie, 2004 VP113 in een 4:1 resonantie en 2013 GP136 in een 9:1 resonantie. Zonder de aanwezigheid van een grote planeet zijn deze resonanties niet heel erg waarschijnlijk.

De verre Kuipergordel objecten zijn zelf niet zwaar genoeg om in een resonantie met elkaar te komen maar het feit dat hun banen op elkaar lijken betekent mogelijk dat ze in resonantie zijn met een veel zwaarder, onbekend object.

Deze bevindingen leveren een grote bijdrage aan het bepalen van een mogelijk locatie van de negende planeet.

De onderzoekers geven aan dat er uiteraard nog heel veel onzekerheden zijn. De banen van deze verre Kuipergordel objecten zijn niet heel erg goed bekend. Ze bewegen zich maar langzaam langs de hemel waardoor we maar kleine delen van hun baan kunnen observeren. Hun baanbewegingen kunnen dus anders zijn dan de huidige berekeningen waardoor een mogelijke resonantie met een hypothetische planeet misschien helemaal niet bestaat. Bovendien zijn er maar weinig verre Kuipergordel objecten bekend waardoor de onderzoekers het moeten doen met een beperkte set aan gegevens.

Het is nu wachten op nieuwe waarnemingen en berekeningen maar zoals het er nu naar uitziet is het bestaan van een negende planeet dus nog steeds niet uitgesloten en dat is zeer interessant nieuws voor iedereen.

Het volledige artikel is ook on-line beschikbaar: Coralling a distant planet with extreme resonant Kuiper belt objects

Laatste bewerking: 12 maart 2016
Bron: arXiv.org