Mô phỏng cho thấy hành tinh cỡ Trái đất có thể đang ẩn nấp ở rìa hệ mặt trời

Mô phỏng cho thấy hành tinh cỡ Trái đất có thể đang ẩn nấp ở rìa hệ mặt trời

Dấu thời gian: Ngày 14 tháng 2023 năm 6 27:XNUMX AM

Minh họa Sedna
Chuyển động kỳ lạ: tiểu hành tinh Sedna – được thể hiện trong ấn tượng của nghệ sĩ này – là một trong những TNO được Lykawka và Ito nghiên cứu. (Được phép: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech))

Theo mô phỏng máy tính được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu ở Nhật Bản, một hành tinh ẩn có khối lượng gấp khoảng 1.5–3 lần Trái đất có thể đang ẩn nấp ở rìa hệ mặt trời. Đại học Kindai Patryk Sofia Lykawka và Takashi Ito tại Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản đã phát hiện ra rằng các đặc tính không giải thích được của một số vật thể trong hệ mặt trời có thể là bằng chứng cho hành tinh này, chúng sẽ quay quanh Mặt trời khoảng 200 au (gấp 200 lần khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời).

Bộ đôi đã phát hiện ra bằng chứng về hành tinh ẩn giấu bằng cách tập trung vào một số hiện tượng không giải thích được liên quan đến các vật thể xuyên sao Hải Vương (TNO). Đây là những hành tinh nhỏ quay quanh Vành đai Kuiper ngoài Sao Hải Vương. Những hiện tượng này bao gồm sự hiện diện không giải thích được của “các vật thể tách rời” có quỹ đạo vượt quá ảnh hưởng của lực hấp dẫn của Sao Hải Vương; và các TNO “high-i”, có quỹ đạo nghiêng cao so với phần lớn các vật thể trong Vành đai Kuiper.

Sử dụng các mô phỏng máy tính mạnh mẽ về động lực học của hệ mặt trời, họ kết luận rằng những hiện tượng này không thể giải thích được bằng quan điểm hiện tại của chúng ta về hệ mặt trời bên ngoài chứa bốn hành tinh khổng lồ Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Đúng hơn, các mô phỏng cho thấy rằng sự hiện diện của một hành tinh có kích thước bằng Trái đất ngoài Sao Hải Vương có thể giải thích những hiện tượng TNO này.

Không phải hành tinh thứ chín

Ý tưởng cho rằng một hành tinh ẩn tồn tại ở rìa hệ mặt trời không phải là mới, với ví dụ nổi tiếng nhất gần đây là “Hành tinh thứ chín”. Điều này đã được đề xuất vào những năm 2010 như một hành tinh có khối lượng gấp khoảng sáu lần Trái đất và quỹ đạo khoảng 500 au.

Trong khi hành tinh được đề xuất của họ nhỏ hơn và gần Mặt trời hơn Hành tinh Chín, Lykawka và Ito cũng đã xem xét các cấu hình khả thi khác cho hành tinh giả định của họ. Bộ đôi này đã mô hình hóa ba khoảng cách có thể có: quỹ đạo lớn trong khoảng 200–800 au; quỹ đạo trung bình 200–500 au; và một quỹ đạo nhỏ ở 200–300 au. Họ nhận thấy chỉ những quỹ đạo vừa và nhỏ mới phù hợp với đặc tính TNO mà họ xem xét.

Nhóm nghiên cứu cũng xem xét các khối lượng khác cho hành tinh giả định của họ, nhưng phát hiện ra rằng các hành tinh nhỏ hơn không tạo ra các quần thể TNO tách rời hoặc có i cao đủ lớn để khớp với các quan sát.

Lykawka giải thích: Mặc dù hành tinh được đề xuất giống Trái đất về mặt khối lượng, nhưng khoảng cách của nó với Mặt trời sẽ khiến nó trở thành một nơi rất khác. “Quỹ đạo thuận lợi của hành tinh này có nghĩa là nhiệt độ bề mặt rất lạnh, có lẽ không bao giờ vượt quá −240 °C”.

Núi lửa băng giá

Tuy nhiên, một vật thể lớn như vậy có thể sẽ có nguồn năng lượng bên trong, ngụ ý sự tồn tại của các đại dương dưới bề mặt và có lẽ nhiệt độ bề mặt cao hơn. Nó cũng có thể có những núi lửa phun trào băng thay vì dung nham và các tương tác khác giữa bên trong và bề mặt của nó.

Lykawka cho biết thêm: “Hành tinh này cũng có thể có núi, rặng núi, chỏm cực, sông băng, đồng bằng, v.v.”. “Do đó, tôi suy đoán, về mặt địa chất, hành tinh này cũng có thể được coi là giống Trái đất - một Trái đất băng giá và đầy đá.”

Các giả thuyết về các hành tinh ẩn đang gây tranh cãi nên Lykawka sẵn sàng phản kháng. Ông giải thích: “Nghiên cứu của chúng tôi không phải là nghiên cứu đầu tiên đề xuất sự tồn tại của một hành tinh chưa được khám phá ở bên ngoài hệ mặt trời và tất cả các cuộc khảo sát được thực hiện cho đến nay đều chưa phát hiện ra hành tinh nào ngoài Sao Hải Vương”. “Tôi cho rằng cộng đồng khoa học sẽ hoài nghi, nhưng có lẽ ít hơn so với thời gian gần đây.”

Điều này là do Lykawka tin rằng nghiên cứu của họ là nghiên cứu đầu tiên giải quyết và giải thích hợp lý các hạn chế quan sát khác nhau ở Vành đai Kuiper xa xôi trong một kịch bản duy nhất. Nghiên cứu này đã thu hút được sự quan tâm của nhà khoa học hành tinh Samantha Lawler, người tự mô tả mình là một "Người hoài nghi về Hành tinh Chín". Có trụ sở tại Đại học Regina của Canada, Lawler làm việc trong Khảo sát Nguồn gốc Hệ Mặt trời Bên ngoài (OSSOS), khảo sát này đã giúp làm giảm bằng chứng ủng hộ các lý thuyết hành tinh Vành đai Kuiper trước đây.

Lawler nói: “Tôi đã dự kiến ​​sẽ hoài nghi nhưng thực sự tôi rất ấn tượng”. Thế giới Vật lý. “Nghiên cứu không giải thích một cách hoàn hảo mọi thứ, nhưng nó khiến một số điều kỳ lạ mà chúng ta thấy ở các vật thể trong Vành đai Kuiper dễ giải thích hơn. Một hành tinh vành đai Kuiper có kích thước bằng Trái đất không phải là 'chắc chắn là câu trả lời đúng' nhưng công trình này đang trên đường giải thích rất nhiều điều mà hiện tại chúng ta không thể giải thích được.”

Với khoảng cách từ Trái đất và bộ đôi này chưa dự đoán được vị trí chính xác của hành tinh của họ, sẽ rất khó quan sát. Tuy nhiên, Lawler chỉ ra sự thành công của OSSOS, nó đã phát hiện hơn 800 vật thể mới trong Vành đai Kuiper bằng camera MegaPrime trên Kính thiên văn Canada-Pháp-Hawaii (CFHT) 3.6 m.

Cô nói: “Chúng tôi có thể tiếp tục tìm kiếm các Vật thể Vành đai Kuiper mới và điều này nằm trong tầm tay của các cuộc khảo sát trên mặt đất hiện nay”. “Nó có thể được phát hiện nếu nó thực sự ở ngoài đó.”

Nghiên cứu được mô tả trong Tạp chí Thiên văn.

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý