قد يكون كوكب أكبر من الأرض مختبئًا في الأطراف البعيدة للنظام الشمسي/مايكل د. ليمونيك
مصدر ProfoundSpace.org: كل شيء عن نظامنا الشمسي والفضاء الخارجي والاستكشاف.
دفعت العديد من الأجسام الجليدية البعيدة التي تدور حول الشمس في مدارات غريبة بعض العلماء إلى افتراض أن عدد الكواكب في النظام الشمسي أكبر مما نعرفه.
ويقولون إن الأدلة تدعم فكرة أنه يوجد خلف نبتون "أرض عملاقة" واحدة على الأقل، أي كوكب قد تصل كتلته إلى عشرة أضعاف كتلة الأرض.
قد تكون هذه الأجسام بعيدة جدًا ومعتمة بحيث لا تستطيع التلسكوبات التي لدينا اليوم رؤيتها، لكن الأرصاد المستقبلية قد تحدد موقعها، إذا كانت موجودة هناك.
يبدو أن شيئًا غريبًا جدًا يحدث خارج مدار بلوتو. لقد عرف علماء الفلك منذ عشرين عامًا أن هذا الكوكب الصغير السابق ليس وحده على حافة النظام الشمسي: بلوتو جزء من سحابة واسعة من الأجسام الجليدية المعروفة مجتمعة باسم حزام كويبر. ولكن على عكس زملائهم المسافرين، وعلى عكس الكواكب ومعظم الكويكبات التي تدور حول الشمس بين المريخ والمشتري، فإن حفنة من أجسام حزام كويبر، أو - باختصار - أجسام حزام كويبر، لها مدارات غريبة للغاية. أولًا، تدور حول الشمس في مدارات طويلة بشكل غير عادي، وهو ما يتناقض مع المدارات شبه الدائرية (؟) لمعظم الأجسام الكوكبية.
هذه الأجسام المارقة، والتي يتراوح عددها من 4 إلى 12 اعتمادًا على من يقوم بالعد، لها غرابة مدارية أخرى. كما هو الحال مع معظم أجسام حزام كايبر، يدور أعضاء هذه المجموعة أيضًا حول الشمس في مدار مائل بزاوية على المستوى الشبيه بالفطيرة حيث توجد الكواكب. وخلال جزء من فترة حضنهم، يرتفعون فوق "اللبيبة"، ثم يغوصون فيها ويواصلون رحلتهم تحتها بقية الوقت. ومع ذلك، على عكس إخوانها المتجمدين، فإن هذه الأجسام تمر عبر المستوى الكوكبي في نفس الوقت الذي تصل فيه إلى النقطة الأقرب إلى الشمس في مدارها (وتسمى الحضيض الشمسي) وتتأرجح خلفها.
أو بمعنى آخر، إذا استخدمنا مصطلحًا غير شائع في أفواه العديد من علماء الفلك، فإن زوايا الحضيض الشمسي الخاصة بهم (AOP) متشابهة بشكل ملحوظ مع بعضها البعض. يقول سكوت شيبرد، عالم الكواكب في معهد كارنيجي للعلوم: «في العادة، نتوقع أنه على مدار وجود النظام الشمسي، سيتم توزيع زوايا الحضيض الشمسي بشكل عشوائي». لا يمكن استبعاد أن تكون الصدفة هي التي جمعت هذه المجموعة الصغيرة من الكيانات معًا بحيث تكون عمليات AOP الخاصة بهم متشابهة جدًا. يمكن أن تحدث مثل هذه الحالة بشكل عشوائي تمامًا، مع احتمال أقل من بضعة بالمائة في وقت معين. احتمال حدوث ذلك مشابه لاحتمال سقوط عملة معدنية 10 مرات متتالية على "شجرة": بالتأكيد ليس أمرًا معتادًا، ولكنه بعيد جدًا عن المستحيل.
ومع ذلك، عندما تسقط العملة على نفس الجانب 10 مرات متتالية، فإنها قد تميل - وينطبق الشيء نفسه على الأجرام السماوية. ومن الممكن أن يكون هناك شيء أجبرهم على التصرف في هذا الترتيب الغريب، مثل كوكب ضخم وغير معروف كتلته أكبر بكثير من كتلة الأرض. ولذلك فمن الممكن أن تكون الأرض الفائقة (مصطلح يستخدم لوصف الكواكب التي تزيد كتلتها عن كتلة الأرض بحوالي 10 مرات فقط) مختبئة على أطراف النظام الشمسي. إذا كان مثل هذا الجسم السماوي - الذي يُطلق عليه أحيانًا مازحًا "الكوكب X" - مختبئًا هناك بالفعل، فقد يدور حول الشمس على مسافة لا تقل عن 10 أضعاف نصف قطر مدار نبتون. وفي مثل هذه المسافة سيكون بعيدًا جدًا ومعتمًا بحيث لا يمكن اكتشافه بواسطة أي تلسكوب متاح لنا حاليًا. ومع ذلك، فإن كتلته الكبيرة لا بد أن يكون لها تأثير جاذبية على الأجسام الأخرى في النظام الشمسي، وهو تأثير قد يفسر المدارات الغريبة التي اكتشفها علماء الفلك.
يقول ناثان كايف، عالم نظريات تكوين الكواكب في معهد كارنيجي: "ما زلنا لا نملك دليلًا قاطعًا على وجود جسم له كتلة كوكبية". "لكن هناك شيئًا غريبًا يحدث هناك ولا نفهمه." وفي الوقت نفسه، بدأ عدد متزايد من علماء الفلك في تصديق الفكرة التي فقدت مصداقيتها سابقًا والتي تقول إن الكوكب X، وهو كوكب أرض فائق، موجود بالفعل في النظام الشمسي.
ومع ذلك، كما يقول كايف، فإن الأدلة على وجود كوكب مخفي بعيدة كل البعد عن أن تكون صلبة. لا يزال العديد من علماء الفلك يشككون في هذه الفكرة، وحتى علماء الفلك الذين طرحوها كفرضية يعترفون بأنهم ما زالوا غير مقتنعين تمامًا. إن تاريخ علم الفلك مليء بالكواكب الغامضة غير المرئية، التي استنتج العلماء وجودها بسبب غرابة في مدارات الأجسام الأخرى. وتبين أن بعضها كان اكتشافات مهمة. وكان البعض الآخر إنذارات كاذبة. قد نكون أبعد مما كنا نظن من معرفة نظامنا الشمسي حقًا. إذا كان الكوكب X موجودًا بالفعل، فسيتطلب الأمر إعادة كتابة أساسية لعدة فصول مهمة في تاريخ النظام الشمسي.
الطريق لاكتشاف العوالم المخفية
تم البحث الأول عن كوكب مخفي يدور حول الشمس في أوائل القرن التاسع عشر، عندما أصبح العلماء مقتنعين بشكل متزايد بأن أورانوس، الذي اكتشفه بالصدفة عام 19 من قبل الموسيقي الذي تحول إلى عالم الفلك ويليام هيرشل، لم يكن يدور حول الشمس في المدار المحدد الذي كان عليه. من المفترض وفقا لقانون الجاذبية لنيوتن. وتكهن بعض العلماء بأن قوة الجاذبية التي يمارسها كوكب كبير لم يتم اكتشافه بعد هي السبب. في الواقع، في عام 1781، لاحظ عالم الفلك الألماني يوهان جالي وجود عملاق الغاز نبتون، بشكل أساسي في المكان الذي توقع زميله الفرنسي أوربان لو فيرير أنه يجب العثور عليه فيه. (هناك أدلة جيدة على أن جاليليو قد رأى نبتون بالفعل في عام 1846 باستخدام تلسكوبه الصغير الخام، لكنه اعتقد أنه نجم وليس كوكبًا).
في بداية العقد الأول من القرن العشرين، بدأ بيرسيفال لويل، أحد الشخصيات الاجتماعية في بوسطن، بالبحث عن كوكب مخفي آخر. لقد فعل ذلك في مرصده الخاص في فلاغستاف، أريزونا. هذه المرة جاءت الأدلة من الانحرافات المدارية لكل من أورانوس ونبتون، وألمحت إلى وجود كوكب عملاق آخر غير مرئي. وفي أوائل ثلاثينيات القرن العشرين، اكتشف أحد المساعدين في مرصد لوفيل، ويدعى كلايد تومبو، كوكبًا في المكان الذي تنبأت فيه الحسابات، بشكل أو بآخر، بنوع من التكرار لاكتشاف نبتون. أعلنت صحيفة نيويورك تايمز في 20 مارس 30: "يبدو أن الكرة أكبر من كوكب المشتري، وتبعد عنا 4,000,000,000 ميل، وهي تحقق التوقعات".
ولكن هذا لم يكن صحيحا. وفي العقود التالية، أصبح من الواضح أن بلوتو بعيد جدًا عن حجم المشتري وهو في الواقع أصغر من قمر الأرض. جاذبيته الصغيرة ليس لديها القدرة على تفسير الانحرافات في مدارات نبتون وأورانوس، وهذا أمر جيد، لأنهم اختفوا بعد مزيد من الفحص للبيانات. وفي هذا الصدد، كان بلوتو بمثابة إنذار كاذب.
ومع ذلك، من الجانب الأوسع للصورة، كان اكتشافه مهمًا للغاية. في الثمانينيات، بدأ العلماء يشتبهون في أن بلوتو لم يكن مجرد كوكب مهجور يدور حول الشمس بمفرده في الأطراف الجليدية للنظام الشمسي، ولكنه ببساطة العضو الأكثر سطوعًا في مجموعة كبيرة وغنية تتواجد في المنطقة المعروفة باسم حزام كويبر. . وفي عام 80، تم رصد أول جسم في حزام كويبر (إلى جانب بلوتو بالطبع) بواسطة تلسكوب في هاواي، ومنذ ذلك الحين وصل الراصدون إلى حوالي 1992 جسم من هذا القبيل. كان اكتشاف إيريس في عام 1,500، والذي يشبه قطر بلوتو ولكنه أكبر بكثير منه في الكتلة، بمثابة تهديد بطوفان من الاكتشافات التي تتطلب إضافة عدة كواكب إلى العدد التسعة الذي كان معروفًا حتى ذلك الحين. دفع هذا التهديد الاتحاد الفلكي الدولي في عام 2005 إلى خفض تصنيف بلوتو من كوكب إلى كوكب قزم.
إعادة تنظيم النظام الشمسي
إن اكتشاف حزام كويبر في حد ذاته يعزز فكرة البحث عن الكوكب X، لأنه يساعد في تفسير كيف وجد مثل هذا الجسم السماوي نفسه بعيدًا عن الشمس وأعين تلسكوباتنا. تشير عمليات المحاكاة الحاسوبية إلى أن الأجسام الجليدية لحزام كويبر تشكلت بالقرب من موقع نبتون اليوم. كان لا بد من أن يرميهم شيء ما بعيدًا (أو ينثرهم، إذا استخدمنا المصطلح التقني) إلى مواقعهم الحالية. قادت هذه الملاحظة علماء الفلك إلى افتراض أن هذا التشتت حدث خلال فترة الفوضى التي أعقبت مباشرة اندماج الكواكب الصغيرة من "قرص ما قبل الكوكب"، الذي يحتوي على الغاز والغبار ويدور حول الشمس الوليدة. خلال هذه الفترة غير المستقرة، من المحتمل أن يكون المشتري وزحل وأورانوس ونبتون قد انحرفوا عن مداراتهم الأصلية وتجولوا على بعد مئات الملايين من الكيلومترات. وفي طريقهم إلى مداراتهم الجديدة، قاموا بجذب الأجسام الموجودة الآن في حزام كويبر إلى ضواحي النظام الشمسي. حتى أن بعض عمليات المحاكاة تشير إلى وجود عملاق غازي خامس في الماضي تم طرده بالكامل من النظام الشمسي بينما استقر الآخرون في مداراتهم.
إن تاريخ علم الفلك مليء بالكواكب الغامضة غير المرئية، التي استنتج العلماء وجودها بسبب غرابة في مدارات الأجسام الأخرى.
من السهل الافتراض أنه إذا كان يوجد في النظام الشمسي في ذلك الوقت كوكب مناسب لتعريف الأرض الفائقة، فقد تم التخلص منه أيضًا في تلك الحقبة من عدم الاستقرار العنيف. لقد وُجد أن الكواكب الأرضية الفائقة شائعة جدًا بين ما يقرب من 2,000 كوكب تم اكتشافها في العقود الأخيرة حول شموس أخرى. ولذلك فمن المنطقي أن نفترض أنه ربما يدور مثل هذا الكوكب أيضًا حول شمسنا. ومن نقطة الانطلاق هذه، كما يقول بن بروملي من جامعة يوتا، الذي عمل بالتعاون مع سكوت كينيون من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية، "أجرينا العديد من عمليات المحاكاة الحاسوبية التي تحققت مما قد يحدث لأرض عملاقة تم تحويلها". من المنطقة التي يوجد بها كوكب المشتري وزحل اليوم." وفي معظم التجارب، وجدوا أن مثل هذا الكوكب سيتم طرحه في مدار إهليلجي للغاية، والذي سيمتد بمرور الوقت حتى يُطرد الكوكب تمامًا من النظام الشمسي. אבל אם הפיזור התרחש בשלב מוקדם דיו, בערך ב-10 מיליוני השנה הראשונות לאחר היווצרות כוכבי הלכת, ולפני שעננת הגז הקדם-פלנטרית התפוגגה, אומר בְּרוֹמְלי, “ייתכן שכוכב הלכת הגדול הגיב [באמצעות הכבידה] עם הגז והתמקם בפרברי מערכת השמש במסלול מעגלי, اقل او اكثر."
يعد هذا السيناريو أحد الطرق لإنشاء الكوكب X، وهو النوع الذي شرع وول في العثور عليه في أوائل القرن العشرين، والذي اكتشفه غيل ولو فيرير في تعاونهما عندما اكتشفا نبتون قبل نصف قرن. وهناك طريقة أخرى اكتشفها كينيون وبروملي، وهي أنه إذا تشكلت هذه الأرض العملاقة حيث هي، على مسافة حوالي 20 وحدة فلكية من الشمس، أي 200 ضعف المسافة بين الأرض والشمس، والتي تبلغ حوالي 200 وحدة فلكية. مليون كيلومتر. (من ناحية أخرى، يدور نبتون حول الشمس على مسافة حوالي 150 وحدة فلكية منها). ومثل هذا التكوين المحلي يكون ممكنًا فقط إذا كانت هناك مادة كافية لتكوين الكوكب، مثل الصخور والجليد، كتل بحجم الحصى، تدور حول الشمس بشكل كبير. بعيداً.
لا يوجد دليل مباشر على أن هذا هو الحال في نظامنا الشمسي، ولكن هناك دليل قوي إلى حد ما على أنه حدث حول نجوم أخرى مشابهة جدًا للشمس. يقول كينيون: "إذا نظرت إلى النجوم القريبة الشبيهة بالشمس، فستجد أن بعضها يحتوي على أقراص من شظايا المواد التي تمتد إلى مسافات تبلغ حوالي 200 وحدة فلكية من النجم نفسه. وبعبارة أخرى، هذا ليس حدثا غير مسبوق". وعلى الرغم من عدم وجود دليل على أن الكواكب الأرضية الفائقة تشكلت بالفعل على هذه المسافة حول تلك النجوم القريبة، إلا أنه يقول: "على الأقل المكونات الأساسية موجودة". كل هذه المحاكاة كانت مجرد تكهنات عندما بدأ كينيون وبروملي في إجرائها منذ حوالي عشر سنوات. لم ير أحد أي إشارة إلى وجود Super-Earth بالفعل هناك.
رسم توضيحي للأجسام البعيدة خارج حزام الكويكبات وحتى خارج حزام كويبر (المصادر: قائمة الأجسام العابرة للنبتون الخاصة بمركز الكواكب الصغيرة في الاتحاد الفلكي الدولي (بيانات أجسام حزام كويبر)؛ سكوت س. شيبرد، كارنيجي معهد العلوم (بيانات الأجسام البعيدة في النظام الشمسي)؛ رسم توضيحي: جان ويليام توليب)
الأجسام الأكثر بعدا
ورشة ترحيب
بدأ الوضع يتغير مع اكتشاف سيدنا. في عام 2003، اكتشف مايك براون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) مع اثنين من زملائه كرة السماء، والتي ربما تكون أغرب جسم تم اكتشافه في النظام الشمسي حتى ذلك الوقت. لقد كان جسمًا جليديًا، يقدر الآن قطره بحوالي 1,000 كيلومتر، ويشبه في كثير من النواحي بلوتو وإيريس وأجرام حزام كويبر الأخرى. لكن مساره كان مختلفًا عن أي شيء رأيناه من قبل. سيدنا لا يقترب من الشمس أبدًا لمسافة أصغر من 76 وحدة فلكية، أي لمسافة ضعفي وأكثر من نبتون. وله مدار طويل للغاية يستغرق اكتماله 11,400 سنة، ويصل إلى مسافة تزيد عن 930 وحدة فلكية في أبعد نقطة له، أي 31 مرة مسافة نبتون.
يقول تشاد تروجيلو، أحد المكتشفين المشاركين، والذي يعمل الآن في مرصد جيميني في هاواي: "كان سيدنا مفاجأة حقيقية، لأنه لم يكن لديه أي تفسير". ويشبه مداره الممتد والمتطاول مدارات المذنبات طويلة الأمد، لكن مدارات المذنبات مثبتة بقوة بجاذبية أحد الكواكب العملاقة. ولكن يبدو أن مدار سيدنا ليس مرتبطًا بأي كوكب. يقول تروخيو: "لم يعتقد أحد أن مثل هذا الجسم يمكن أن يوجد على الإطلاق، ولم يكن لدى أحد تفسير لكيفية وصوله إلى هناك".
وخلال السنوات العشر التالية، تم اكتشاف عشرة أجسام أصغر حجمًا، ومداراتها مستطيلة، ولا تقترب من نبتون. وهذا في حد ذاته لا يستحق الذكر: فلا أحد منهم يتحرك في مدار متطرف مثل مدار سدنا، لا على شكل المدار ولا على مسافة الحضيض الشمسي الكبيرة، وهي أقرب نقطة إلى الشمس. لكن جميعها، بما في ذلك سيدنا، كانت لها زوايا حضيض شمسي متشابهة وغير عادية، وهي تلك المعلمة المدارية التي تصف المسافة التي يصل إليها الجسم في الحضيض أعلى أو أسفل مستوى النظام الشمسي. ويبدو… غريبًا.
أصبحت الأمور أكثر غرابة في عام 2014 عندما أعلن تروخيو وشيبرد في مجلة Nature أنه بعد بحث دام حوالي عشر سنوات، اكتشفوا جسمًا آخر يشبه سيدنا، والذي كان حوالي نصف حجم سيدنا نفسه. يقول تروخيو: "إذا كنت عالم أحياء، وعثرت على مخلوق غريب، فأنت متأكد تمامًا من وجود كائنات أخرى مثله". وهكذا في علم الفلك، يقول: إلا إذا كان المخلوق الأول شيئاً عرضياً تماماً. ويقول: "ربما انتهى الأمر بهذا الجسم المنفرد في هذا المدار عن طريق الصدفة، لأسباب لا نفهمها، لكن لا يمكنك معرفة ذلك حقًا حتى تجد جسمًا آخر". والآن وجدوا.
يقول تشاد تروجيلو: "لم يعتقد أحد أن مثل هذا الجسم يمكن أن يوجد على الإطلاق، ولم يكن لدى أحد تفسير لكيفية وصوله إلى هناك.
يُعرف هذا الجسم السماوي سابقًا باسم 2012 VP113، ويدور حول الشمس في مدار ممتد أو غريب الأطوار كل 4,300 عام. ويبلغ حضيضه الشمسي على مسافة 80 وحدة فلكية، وأوجه، وهو أبعد نقطة في مداره عن الشمس، على مسافة 446 وحدة فلكية. مثل سيدنا، فإن 2012 VP113 منفصل تمامًا من حيث الجاذبية عن نبتون. والأهم من ذلك كله: زاوية الحضيض الشمسي تشبه إلى حد كبير زاوية سيدنا، وكذلك زاوية حفنة من الأجسام الأخرى في حزام كويبر، والتي هي أقل تشابهًا مع سيدنا مقارنة بسيدنا. دفع هذا العامل الأخير المؤلفين إلى كتابة سطر استفزازي، تم إخفاؤه جيدًا في نهاية المقالة في مجلة Nature: "يشير هذا"، كما كتب تروخيو وشيبرد، إلى وجود "مضطرب" كبير الكتلة في النظام الشمسي الخارجي. " لقد افترضوا أن "التداخل" قد يكون أرضًا خارقة، تدور حول الشمس في مدار يصل إلى 250 وحدة فلكية بعيدًا عنها، وأن جاذبيتها قد تؤثر على الأجسام الأصغر حجمًا وتزامن زوايا الحضيض الشمسي الخاصة بها. تقول ميج شوامب من جامعة ييل: "لا أعتقد أنه حتى ذلك الحين لم يفكر أحد جديًا في كوكب كبير لم يتم اكتشافه بعد". "لكن ورقة تروخيو وشيبرد أوصلت الفكرة إلى السطح."
بعد ذلك، في سبتمبر 2014، أثار مقال في إحدى المجلات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية البريطانية، بقلم اثنين من علماء الفلك الإسبان غير المعروفين نسبيًا، الأخوين راؤول وكارلوس دي لا فوينتي ماركوس، من جامعة كومبلوتنسي في مدريد، هذا المقال. واستنادًا إلى مدارات سيدنا، 2012 VP113 والأجسام الأصغر، جادل الأخوان بأنه قد يكون هناك أكثر من أرض عملاقة واحدة. تحليلهم "يشير بشكل مقنع" إلى وجود كوكبين على الأقل بعد بلوتو. يقول راؤول: "تشير حساباتنا، التي لم تُنشر بعد، إلى أن الكواكب المفترضة قد تكون كتلتها ضعف كتلة الأرض على الأقل، ولكن ربما لا تزيد عن 15".
مثل شيبارد وتروجيلو، فإن الأخوة دي لا فوينتي كارلوس أيضًا لا يطالبون بتنبؤات معينة. بشكل عام، يدعي كلا الفريقين أن وجود أرض خارقة أمر معقول. ومع ذلك، إذا كان موجودا، فإنه سيقوض ثقة علماء الفلك في أنهم يفهمون نظامنا الشمسي بشكل كامل.
شكوك العضلات وموجودة
على الرغم من أن وجود الكوكب X يعد تفسيرًا مغريًا لغرابة سيدنا وطاقمها، إلا أنه ليس الاحتمال الوحيد. وهناك تفسير آخر، كما يقول هال ليفينسون، وهو عالم في نظرية تكوين الكواكب في مركز أبحاث الجنوب الغربي، وهو أن 2012 VP113 والآخرين قد ألقيوا في مداراتهم الفريدة بينما كانت الشمس لا تزال جزءًا من العنقود الأصلي الذي تشكلت منه، وهو تجمع يضم آلاف الكواكب. نجوم تجمعت جميعها من سحابة غاز واحد. قبل تفكك العنقود، كانت هذه النجوم قريبة بما يكفي لتشويه مدارات الأجسام الموجودة على أطراف النظام الشمسي وإرسالها إلى الداخل في مدارات طويلة وممتدة. وربما يقول شيبارد إن المدارات تمددت نتيجة قوى المد المجرية، أي قوى سحب أقوى في اتجاه معين مع مرور الشمس بالقرب من مناطق كثيفة في مدارها حول مركز درب التبانة. يقول شيبرد: "لقد أجرينا بعض عمليات المحاكاة الحاسوبية مثل هذه، ولم نر أي شيء. لذلك لا يبدو أن هذه الفكرة معقولة، ولكن هناك العديد من الخيارات الأخرى المشابهة."
كان من الممكن أن يؤدي أي من هذه التأثيرات إلى إرسال هذه الأجسام إلى مداراتها الطويلة، لكن فرضية الأرض الفائقة فقط هي التي تمنحها زوايا الحضيض الشمسية المنسقة هذه. ومن ناحية أخرى، فمن الممكن أن تكون هذه مصادفات كاملة. يذكر شيبرد وتروجيلو 12 شيئًا في مقالتهما. قد يبدو الرقم مرتفعًا، لكن بالنظر إلى أن حزام كويبر يحتوي على ملايين الأجسام، يقول شيبرد: "هذا الرقم حد إحصائي".
والحجج المؤيدة لوجود الكوكب العاشر، المبنية على المدارات الغريبة لسيدنا ومجموعتها، تضعف أكثر إذا قبلنا نتائج شوامب وزميلها رامون براسر من معهد طوكيو للتكنولوجيا. يقول شوامب: "يُظهر العمل الذي قمنا به مؤخرًا أنه لا يوجد في الواقع سوى أربع أجسام تشبه ورشة العمل". وتقول إن بقية الأجسام الـ 12 لا تقترب كثيرًا من نبتون، لكنها تقترب بدرجة كافية لتشعر بجاذبيتها. قد يكون نبتون نفسه هو الكوكب X، وهو ما يفسر التطابق بين زوايا الحضيض الشمسي. وإذا كانت 12 جثة تمثل حالة حدودية إحصائيًا، فأكثر من ذلك إذا كانت أربعة. ومع ذلك، فإن معنى مصطلح "الحدود" في عالم العلوم يختلف قليلا عن معناه في الحياة اليومية. يقول براسر: «قد يحدث التطابق بين العناصر الأربعة المتبقية عن طريق الصدفة في XNUMX% فقط من الحالات». لكن الفرص الضئيلة ليست دليلاً على الأمر. تقول شوامب: "إن مجرد وجود مثل هذا الكوكب ممكن"، وهي توافق على أنه ممكن، "لا يثبت وجوده".
لقد تعلم علماء الكواكب هذا الدرس أكثر من مرة. اعتقد الفيزيائي ريتشارد مولر من جامعة كاليفورنيا في بيركلي في الثمانينيات أنه يستطيع تفسير الانقراض الجماعي للأنواع على الأرض من خلال افتراض أنه على مسافة 80 وحدة فلكية من الشمس، أو حوالي 10,000 سنة ضوئية، يمكن أن يوجد نجم خافت أو نجم خافت. القزم البني، جسم كتلته أصغر من النجم ولكنه أكبر من الكوكب. مرة واحدة كل 1.5 مليون سنة، أكثر أو أقل، كما زعمت الفرضية، يطير الجسم المسمى نيمسيس [إلهة الانتقام في الأساطير اليونانية - المحررون] مجموعة من المذنبات من سحابة أورت، وهي عبارة عن قوقعة، لا تزال مفترضة، من الأجسام الجليدية الذي يحيط بالنظام الشمسي، أكثر بكثير من مجرد ورشة عمل أو أي جسم آخر شاهده علماء الفلك على الإطلاق. تقع مذنبات أورت في اتجاه الشمس. ويصطدم بعضها بالأرض، وبالتالي تختفي نسبة كبيرة من الأنواع الموجودة على كوكبنا.
ثلاث صور تظهر حركة جسم خافت يسميه علماء الفلك سيدنا، بإذن من وكالة ناسا ومختبر الدفع النفاث وكلكتا
تُظهر ثلاث صور تم التقاطها بفارق ساعة ونصف تقريبًا في مرصد بلامر في كاليفورنيا، حركة جسم خافت يسميه علماء الفلك سيدنا. تشير مدارات سيدنا الغريبة والأجسام المشابهة إلى وجود كوكب مخفي خلف بلوتو. (بإذن من وكالة ناسا ومختبر الدفع النفاث وكلكتا)
ولكن مثل الحجج التي تُسمع اليوم حول وجود الكوكب X، كانت نظرية مولر بالكاد معقولة، وخرج الباحثون عن Nemesis خاليي الوفاض مرارًا وتكرارًا. بعد ذلك، افترض جون ماتيس ودانييل وايتمير، وكلاهما من جامعة لويزيانا في لافاييت، وجود كوكب بحجم كوكب المشتري على الحافة البعيدة جدًا للنظام الشمسي. لقد فعلوا ذلك لتفسير الزيادة الواضحة في المذنبات طويلة الأمد القادمة من اتجاه معين في السماء. يقول شوامب: "لقد كانت مقالة في الأدبيات العلمية، وهي عبارة في لغة العلماء تعني "لم أشتريها" في المقام الأول". وفي الواقع، لم يعثر التلسكوب الفضائي الذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء التابع لناسا، WISE، على شيء. يقول كيفن لوهمان من جامعة ولاية بنسلفانيا، الذي أجرى البحث: "يجب أن نكون قادرين على رؤية جسم بحجم المشتري على بعد يصل إلى 30,000 ألف أو ربما 40,000 ألف وحدة فلكية من الشمس"، وجسم بحجم زحل يصل إلى 10,000 آلاف أو ربما 15,000 ألف وحدة فلكية من الشمس. الاتحاد الأفريقي من الشمس." لم يجدوا شيئًا. من المفترض أن يكون الكوكب X، الذي يبلغ حجمه حجم الأرض العملاقة تقريبًا، أقرب بكثير، ولكنه أيضًا أكثر عتمة، لذلك لا يمكن رؤيته في هذا الاستطلاع.
هل نحن هناك أم لا؟
مع وجود 12 جسمًا غير عادي فقط تحت تصرفهم، لا يستطيع علماء الكواكب في هذه المرحلة تحديد ما إذا كان هناك أرض خارقة في نظامنا الشمسي أم لا. الشيء الوحيد الذي يمكنهم قوله هو أن الفرضية تناسب الملاحظات. يعد تحديد الكائنات الإضافية ذات خصائص المسار المماثلة أمرًا ضروريًا لهذا الغرض. ولهذا السبب فإن علماء الفلك متحمسون جدًا بشأن الجسم الجديد الذي تم الإعلان عنه في نوفمبر 2015. يمتلك V774104 حضيضًا شمسيًا أبعد عن الشمس من حضيض سيدنا. ومن السابق لأوانه معرفة ما إذا كان مداره يؤكد أو ينفي احتمال وجود كوكب عملاق غير معروف، كما يقول شيبرد، الذي قاد فريق الاكتشاف. ومن السابق لأوانه أيضًا قول أي شيء عن الأجسام البعيدة الأربعين أو نحو ذلك التي اكتشفها فريق شيبرد في ذلك الوقت في "أعمق وأوسع مسح تم إجراؤه على الإطلاق في النظام الشمسي الخارجي"، وفقًا لشيبرد. ولكن مع عثور الباحثين على المزيد من الأشياء، تزداد احتمالات قدرتهم على تحديد ما إذا كان هناك شيء ما مختبئ هناك.
ولتحسين فرصهم بشكل أكبر، يتوق علماء الكواكب إلى وضع أيديهم على تلسكوب المسح السينوبتيكي الكبير، LSST، المقرر أن يبدأ العمل في شمال تشيلي في عام 2018. ولن يكون أكبر من أكبر التلسكوبات العاملة اليوم، لكن مجال رؤيته سيكون أوسع بكثير، وبالتالي سيسمح بالبحث في قطع أوسع بكثير من السماء. يقول تروخيو، إن علماء الفلك اليوم يقومون بمسح حوالي 10 درجات مربعة فقط من السماء بحثًا عن الأجسام المعتمة والبعيدة، وبالمقارنة، يغطي القمر الكامل ربع درجة مربعة. ويقول إن LSST "سيكون قادرًا على مسح المزيد".
إذا كانت الأرض العملاقة موجودة في مكان ما، وإذا كانت كبيرة ومشرقة بدرجة كافية، فيجب على LSST العثور عليها. وربما رأى شخص ما بالفعل. في ديسمبر/كانون الأول 2015، على سبيل المثال، ادعى المراقبون أنهم التقطوا صورًا مباشرة لجسم يُحتمل أن يكون فائقًا للأرض باستخدام المصفوفة المليمترية/تحت المليمترية الكبيرة في أتاكاما، تشيلي. يشكك معظم زملائهم بشدة في هذا الأمر، لكن المزيد من الملاحظات قد تغير هذا الأمر. وربما، عن طريق الصدفة، قام شخص ما بالفعل بتصوير أرضنا العملاقة المحلية باستخدام تلسكوب آخر. يقول تروخيو: "ربما كان ينتظر على القرص الصلب الخاص بشخص ما ولم يلاحظه أحد لأنه لم يبحث عنه، أو لم يبحث عنه بالطريقة الصحيحة". "يميل الناس إلى رؤية ما يبحثون عنه فقط."
دليل جديد
[إضافة بقلم كاتب المقال مايكل د. لامونيك، المنشور على موقع مجلة Scientific American في 20 يناير 2016، بعد مزيد من الأدلة على وجود أرض عملاقة في نظامنا الشمسي. نأتي بنسخة مترجمة ومنقحة من المقال. - المحررون ]
في تحليل جديد للبيانات، تم قبوله للنشر في مجلة The Astronomical Journal، قدم علماء الكواكب كونستانتين باتيجين ومايك براون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) ما يقولون إنه دليل ظرفي مقنع على وجود كوكب ضخم وضخم لم يتم اكتشافه من قبل. الكوكب ربما 10 أضعاف كوكب الأرض، ويدور حول الشمس في أقصى ظلام النظام الشمسي وراء بلوتو. ويستنتج العلماء وجوده من انحرافات في مدارات بعض الأجسام الصغيرة التي يمكن رؤيتها بالتلسكوب. يقول جريج لافلين، الخبير في تكوين الكواكب وديناميكياتها بجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز، والذي لم يشارك في الدراسة: "لم أشعر بهذا الحماس منذ وقت طويل".
ويقترب الجسم، الذي يطلق عليه الباحثون الآن اسم "الكوكب التاسع"، من مسافة 200 وحدة فلكية على الأكثر من الشمس، أو خمسة أضعاف متوسط مسافة بلوتو. وعلى الرغم من حجمها الهائل، إلا أنها يجب أن تكون قاتمة للغاية، كما يقول مؤلفو الورقة البحثية، لذلك ليس من المستغرب ألا يراها أحد حتى الآن.
إذا كان موجودا على الإطلاق. يقول براون: "لسوء الحظ، ليس لدينا هوية فعلية". لكن الأدلة قوية بما يكفي لجذب انتباه خبراء آخرين بعناية شديدة. يقول تشاد تروجيلو من مرصد جيميني في هاواي: "أعتقد أن الأمر مقنع للغاية". وأبدى ديفيد نيسبورني، عالم نظريات النظام الشمسي في معهد أبحاث الجنوب الغربي (SwRI) في بولدر، كولورادو، إعجابه الشديد أيضًا بالنتائج. يقول: "هؤلاء الرجال جيدون حقًا". "لديهم حجج مقنعة."
[كما هو مكتوب في المقال الرئيسي أعلاه،] بيتيجين وبراون ليسا أول من توقع وجود كوكب آخر في نظامنا الشمسي. اقترح تروجيلو وسكوت شيبرد من معهد كارنيجي للعلوم فرضيتهما بناءً على الاتفاق العالي بين زوايا الحضيض الشمسي للعديد من الأجسام في النظام الشمسي الخارجي. ويعزز التحليل الجديد هذه الفرضية بشكل كبير. لقد اتضح أن التشابه في زوايا الحضيض الشمسي هو "مجرد قمة جبل الجليد"، كما يقول بيتيجين.
وقال إن أول شيء فعله هو وبراون هو تحليل بيانات تروخيو وشيبرد من منظور جديد تمامًا. يقول بيتجين: "ما رأيناه هو أن المحاور الإهليلجية الطويلة لمدارات هذه الأجسام تقع في نفس الربع من السماء". وبعبارة أخرى، فإنهم يواجهون نفس الاتجاه. هذه النتيجة غير مضمونة. يمكن أن يكون لجسمين زوايا حضيض متماثلة حتى عندما تكون مداراتهما مختلفة فيزيائياً. لكن عندما رسم براون وتيجين مخططات لمدارات هذه الأجسام في النظام الشمسي الخارجي، لاحظا أن أشكالها الإهليلجية الطويلة كانت متسقة بشكل كبير. "أليس هذا شيئًا يصعب تفويته؟" يسأل براون. "نعم حقا. هذه هي الحالة التي دُفنت فيها رؤوسنا في جبال من البيانات. لم نتراجع أبدًا وننظر إلى النظام الشمسي من الأعلى. يقول: "لم أستطع أن أصدق أنني لم ألاحظ هذا من قبل". "انه سخيف."
كانت اتجاهية المدارات بمثابة دليل أقوى على أن شيئًا ما كان يجمع هذه الأجسام البعيدة معًا. يقول براون: "في البداية، قلنا: من المستحيل أن يكون هناك كوكب هناك، إنها فكرة مجنونة". لذلك نظروا إلى البديل الأكثر ترجيحًا: حزام كويبر، بكل أجسامه الجليدية خارج كوكب بلوتو. رتبت نفسها بشكل طبيعي، بشكل يشبه إلى حد كبير المجرات التي جمعت الجاذبية نفسها من خلالها في شكلها من سحابة الغاز الكونية التي خلقها الانفجار الكبير.
قد تفسر جاذبية الكوكب المفترض، الذي يطلق عليه اسم الكوكب التاسع، الشذوذات في مدارات مجموعتين من الأجسام التي تقع خلف بلوتو.
دليل جديد
قد تفسر جاذبية الكوكب المفترض، الذي يطلق عليه اسم الكوكب التاسع، الشذوذات في مدارات مجموعتين من الأجسام التي تقع خلف بلوتو. (تم إنتاج الشكل باستخدام التلسكوب العالمي، Caltech/R. Hart (IPAC))
الصعوبة في هذا السيناريو، كما أدرك الباحثون الذين كتبوا المقال، هي أن حزام كويبر لا يملك كتلة كافية ليتحقق السيناريو فعليًا. ومع ذلك، عندما استخدم العلماء فكرة الكوكب "المجنونة"، خلقت عمليات المحاكاة البنية الصحيحة تمامًا للمدارات المتوازية. كما كشفوا عن شيء آخر: من المفترض أن تؤدي جاذبية الكوكب العملاق إلى خلق مجموعة منفصلة تمامًا من الأجسام، والتي لا تتوافق مداراتها مع بعضها البعض ولكنها مائلة بزاوية حادة بالنسبة لمدارات الكواكب - حتى زاوية 90 درجة من مستوى النظام الشمسي. يقول بيتيجين: "يبدو الأمر محيرًا حقًا". "ولكن بعد ذلك قال مايك: أعتقد أنني رأيت شيئًا كهذا في البيانات". في الواقع، حدد المراقبون بالفعل موقع حوالي ستة جثث مثل هذه تمامًا، ولم يقدم أحد تفسيرًا جيدًا لمداراتها غير العادية. الآن، قدمت عمليات المحاكاة الحاسوبية التي أجراها باتيجين وبراون تفسيرًا. يقول ليفلين: "إن حقيقة أن لديهم الآن خطين مستقلين من الأدلة على وجود كوكب مفترض، تعزز قضيتهم بشكل أكبر".
الكوكب الذي يناسب البيانات بشكل أفضل يجب أن تكون كتلته حوالي 10 أضعاف كتلة الأرض، ولكن أقل من كتلة نبتون، رابع أكبر كوكب معروف حول الشمس، والذي يعادل حوالي 17 مرة كتلة الأرض. وهذه الكتلة تضعه، كما ذكرنا، في الفئة المعروفة بالأرض الفائقة، والتي تضم العديد من الكواكب التي تدور حول شموس أخرى، لكن لا يوجد كوكب، حتى الآن، في نظامنا الشمسي. مداره الأرجح هو مدار طويل للغاية، وهو مدار يجعله على بعد 35 مليار كيلومتر من الشمس عند أقرب نقطة لها (وهذا هو المكان الذي يحدث فيه معظم الضرر، كما يقول براون) ومسافة أكبر بثلاث إلى ست مرات عند مداره. أبعد نقطة.
وحتى على هذه المسافة الهائلة، من الممكن من حيث المبدأ مراقبة الكوكب التاسع باستخدام التلسكوبات الموجودة اليوم. التلسكوب الأنسب هو تلسكوب سوبرو الياباني في هاواي، والذي يحتوي على مرآة ضخمة لالتقاط الضوء الخافت وأيضًا مجال رؤية واسع يسمح للباحثين بمسح مساحات واسعة من السماء بسهولة. يقول براون: "لسوء الحظ، سوبرو ليس في حوزتنا، لذلك من غير المرجح أن نكون نحن من يعثر عليه. ولذلك فإننا نوجه بعضنا البعض إلى حيث ننظر".
وإلى أن يروا الكوكب التاسع فعليًا، لا يستطيع علماء الفلك التأكد بشكل قاطع من أنه حقيقي. يقول هال ليفينسون من معهد الأبحاث الجنوبي الغربي: "إنني أميل إلى التشكيك الشديد في ادعاءات وجود كوكب آخر في النظام الشمسي". "لقد رأيت الكثير والكثير من الادعاءات المشابهة طوال مسيرتي المهنية، وكانت جميعها خاطئة." ويعترف بأن حقيقة محاذاة المسارات أمر حقيقي. "هناك شيء يسبب ذلك. لكننا بحاجة إلى التحقيق أكثر قليلاً في ماهية هذا العامل."
لكن بشكل عام، من الواضح أن علماء الكواكب منزعجون من احتمال أننا على وشك تحقيق مثل هذا الاكتشاف المهم. يقول شيبرد: «عندما كبرت، اعتقدنا أن جميع الكواكب الكبيرة قد تم اكتشافها بالفعل. يمكن أن يكون أمرًا مثيرًا للغاية ومفاجئًا للغاية أن نكتشف أننا كنا مخطئين". يقول لافلين إن المجتمع الفلكي بأكمله مفتون بسحر ما ألقاه عالم الفلك البريطاني جون هيرشل أمام الجمعية البريطانية لتقدم العلوم في العاشر من سبتمبر عام 10. وقد أشارت حالة عدم انتظام تم اكتشافها في مدار أورانوس في ذلك الوقت إلى أن كانت جاذبية كوكب ثقيل وغير معروف هي السبب.
وهذا ما قاله هيرشل عن الجسم الغامض: "إننا نراه كما رأى كولومبوس أمريكا من شواطئ إسبانيا. إن حركاته محسوسة على طول خط بحثنا البعيد المدى، مع يقين يقع بعيدًا عن الأنظار قليلاً. وبعد أسبوعين فقط، تم اكتشاف نبتون، وهو بالضبط المكان الذي توقعت حسابات النظريين وجوده فيه.
عن الكتاب
تصوير مايكل د. ليمونيك
مايكل د. ليمونيك
محرر كتاب "الأرض في المرآة: البحث عن كوكب توأم" (ووكر بوكس، 2012). لمدة 21 عامًا كان مراسلًا علميًا لمجلة تايم. يشغل حاليًا منصب محرر الرأي في مجلة Scientific American.
لمزيد من القراءة
جسم يشبه سيدنا مع حضيض شمسي يبلغ 80 وحدة فلكية. تشادويك أ. تروخيو وسكوت س. شيبارد في الطبيعة، المجلد. 507، الصفحات 471-474؛ 27 مارس 2014
الأجسام المتطرفة عبر نبتون وآلية كوزاي: الإشارة إلى وجود الكواكب عبر البلوتونية. C. de la Fuente Marcos وR. de la Fuente Marcos في الإشعارات الشهرية لرسائل الجمعية الفلكية الملكية، المجلد. 443، لا. 1؛ الصفحات L59 – L63؛ 1 سبتمبر 2014
تشير الأدلة القوية إلى أن الأرض الفائقة تقع خلف كوكب بلوتو. مايكل د. ليمونيك، مجلة ساينتفيك أمريكان على الإنترنت. 20 يناير 2016
بلوتو وما بعده، مايكل د. لامونيك، مجلة Scientific American Israel، فبراير-مارس 2015، الصفحات 30-37
