Vigtigste AstronomiHvad er chancerne for, at den næste generation LSST kunne finde nye planeter i solsystemet?

Hvad er chancerne for, at den næste generation LSST kunne finde nye planeter i solsystemet?

Astronomi : Hvad er chancerne for, at den næste generation LSST kunne finde nye planeter i solsystemet?

Takket være forbedringer i jordbaserede og rumbaserede observatorier har astronomer i de sidste par årtier opdaget tusinder af planeter, der kredser omkring naboer og fjerne stjerner (også kaldet ekstrasolære planeter). Mærkeligt nok er det disse samme forbedringer og i samme periode, der gjorde det muligt at opdage flere astronomiske organer i solsystemet.

Disse inkluderer ”mindre planeter” fra Eris, Sedna, Haumea, Makemake og andre, men også de hypotetiske planetmasseobjekter, der samlet kaldes Planet 9 (eller Planet X). I en ny undersøgelse ledet af Northern Arizona University og Lowell Observatory antager et team af forskere, at Large Synoptic Survey Telescope (LSST) - et næste generations teleskop, der går online i 2022 - har en god chance for at finde denne mystiske planet .

Deres undersøgelse med titlen "Om detekterbarhed af Planet X med LSST" dukkede for nylig online. Undersøgelsen blev ledet af David E. Trilling, en astrofysiker fra Northern Arizona University og Lowell Observatory, og omfattede Eric C. Bellm fra University of Washington og Renu Malhotra fra Lunar and Planetary Laboratory på University of Arizona.

Kunstnerindtryk af Large Synoptic Survey Telescope (LSST). Kredit: lsst.org

Beliggende på Cerro Pachón-ryggen i det nordlige centrum af Chile, vil den 8, 4 meter lange LSST gennemføre en 10-årig undersøgelse af himlen, der vil levere 200 petabyte værd af billeder og data, der vil adressere nogle af de mest presserende spørgsmål om strukturen og udviklingen af ​​universet og objekterne i det. Ud over at undersøge det tidlige univers for at forstå arten af ​​mørkt stof og mørk energi, vil det også foretage undersøgelser af fjerntliggende områder i solsystemet.

Planet 9 / X er et sådant objekt. I de senere år er eksistensen af ​​to planetmassekropper antaget for at forklare orbitalfordelingen af ​​fjerne Kuiper Belt Objekter. Selv om ingen af ​​planterne menes at være usædvanligt svage, er disse planets himmelplaceringer dårligt begrænset - hvilket gør dem vanskelige at finde ud af. Som sådan er der behov for en omfattende områdesundersøgelse for at detektere disse mulige planeter.

I 2022 foretager LSST en objektiv, stor og dyb undersøgelse af den sydlige himmel, hvilket gør det til et vigtigt redskab, når det gælder søgningen efter disse hypotetiske planeter. Som de siger i deres undersøgelse:

”Muligheden for uopdagede planeter i solsystemet har længe fascineret astronomer og offentligheden. Nylige undersøgelser af orbitalegenskaberne for meget fjerne Kuiper-bælteobjekter (KBO'er) har identificeret adskillige afvigelser, der kan skyldes gravitationspåvirkningen fra en eller flere uopdagede planetmasseobjekter, der kredser rundt Solen i afstande, der kan sammenlignes med de fjerne KBO'er.

Animeret diagram, der viser afstanden mellem solsystemets planet, de usædvanligt tæt adskilte baner fra seks af de fjerneste KBO'er og den mulige "Planet 9" (også kaldet "Planet X"). Kredit: Caltech / nagualdesign

Disse studier inkluderer Trujillo & Sheppards 2014-undersøgelse, hvor de bemærkede ligheder i kredsløb fra fjerne trans-neptuniske objekter (TNO'er) og postulerede, at et massivt objekt sandsynligvis påvirkede dem. Dette blev efterfulgt af en undersøgelse fra 2016 af Sheppard & Trujillo, hvor de antydede, at objekterne med høj perihelion Sedna og VP113 i 2012 blev påvirket af en ukendt massiv planet.

Dette blev fulgt i 2016 af Konstantin Batygin og Michael E. Brown fra Caltech, der antydede, at en uopdaget planet var den skyldige. Endelig har Malhotra et al. (2016) bemærkede, at de mest fjerne KBO'er har forhold til næsten helt tal, hvilket tyder på en dynamisk resonans med en massiv genstand i det ydre solsystem. Mellem disse undersøgelser blev der dannet forskellige skøn over masse og afstand, der blev grundlaget for søgningen efter denne planet.

Samlet set indikerede disse estimater, at Planet 9 / X var en superjord med et sted mellem 5 og 20 jordmasser og kredsede om solen i en afstand mellem 150 - 600 AU. Samtidig har disse undersøgelser også forsøgt at indsnævre, hvor denne Super-Jords bane vil føre den gennem hele det ydre solsystem, som det fremgår af de forstyrrelser, den har på KBO'er.

Desværre er objektets forudsagte placeringer og lysstyrke endnu ikke tilstrækkeligt begrænset til, at astronomer blot skal se på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt og vælge det. I denne henseende skal en stor himmelundersøgelse udføres ved hjælp af moderat store teleskoper med et meget bredt synsfelt. Som Dr. Trilling fortalte Universe Today via e-mail:

”De forudsagte Planet X-kandidater er ikke særlig svage, men de mulige placeringer på himlen er overhovedet ikke meget begrænsede. Derfor er det, du virkelig har brug for for at finde Planet X, et medium-dybde-teleskop, der dækker en enorm mængde himmel. Dette er nøjagtigt LSST. LSST's følsomhed vil være tilstrækkelig til at finde Planet X i næsten alle dens (deres) forudsagte konfigurationer, og LSST vil dække omkring halvdelen af ​​den kendte himmel til denne dybde. Yderligere er kadensen godt tilpasset til at finde bevægelige objekter, og databehandlingssystemerne er meget avancerede. Hvis du skulle designe et værktøj til at finde Planet X, er LSST, hvad du ville designe. ”
Kredsløb fra flere KBO'er giver indikationer om den mulige eksistens af Planet 9. Kredit: Caltech / R. Hurt (IPAC)

Imidlertid anerkender teamet også, at inden for bestemte parametre, kan Planet 9 / X muligvis ikke detekteres af LSST. For eksempel er det muligt, at der er en meget smal udsnit af forudsagte Planet 9 / X-parametre, hvor det måske er lidt for svagt til let at blive detekteret i LSST-data. Derudover er der også en lille mulighed for, at uregelmæssigheder i Planet 9 / X-kadensen kan føre til, at den går glip af.

Der er endda de usandsynlige måder, hvorpå Planet 9 / X kan blive uopdaget i LSST-data, hvilket ville komme til et simpelt tilfælde af uflaks. Som Dr. Trilling antydede, er teamet imidlertid forberedt på disse muligheder og er håbefulde, at de finder Planet 9 / X, hvis de antager, at der er noget at finde:
”Den mere sandsynlige konklusion, hvis planet X ikke registreres i LSST-data, er, at planet X ikke eksisterer - eller i det mindste ikke den type planet X, der er forudsagt. I dette tilfælde er vi nødt til at arbejde hårdere for at forstå, hvordan universet skabte dette mønster af kredsløb i det ydre solsystem, som jeg beskrev ovenfor. Dette er en virkelig sjov del af videnskaben: Lav en forudsigelse og test den, og find ud af, at resultatet sjældent er det, der er forudsagt. Så nu må vi arbejde hårdere for at forstå universet. Forhåbentlig giver denne nye forståelse nye forudsigelser, som vi derefter kan teste, og vi gentager cyklussen. ”
Eksistensen af ​​Planet 9 / X har været et af de mere brændende spørgsmål for astronomer i de senere år. Hvis dens eksistens kan bekræftes, kan astronomer endelig have et komplet billede af solsystemet og dets dynamik. Hvis dens eksistens kan udelukkes, rejser dette en helt ny række spørgsmål om, hvad der foregår i det ydre solsystem!

Yderligere læsning: arXiv

Kategori:
Kvinder indpakker 60 dage med simuleret rumfart
Udbrud af Raikoke-vulkanen, set fra rummet