O Planeta Nove é um teórico, planeta gigante desconhecido nos misteriosos confins de nosso sistema solar.

A presença do Planeta Nove foi hipotetizada para explicar tudo, desde a inclinação do eixo de rotação do Sol até o aparente agrupamento nas órbitas de pequenos, asteróides gelados além de Netuno.

Mas o Planeta Nove realmente existe?

Descobertas no limite de nosso sistema solar

O Cinturão de Kuiper é uma coleção de pequenos, corpos gelados que orbitam o sol além de Netuno, em distâncias maiores que 30 UA (uma unidade astronômica ou UA é a distância entre a Terra e o Sol). Esses objetos do Cinturão de Kuiper (KBOs) variam em tamanho de grandes rochas a 2, 000 km de diâmetro. KBOs são restos de pequenos pedaços de material planetário que nunca foram incorporados aos planetas, semelhante ao cinturão de asteróides.

As descobertas da pesquisa do Cinturão de Kuiper de maior sucesso até hoje, o Outer Solar System Origins Survey (OSSOS), sugerir uma explicação mais sorrateira para as órbitas que vemos. Descobriu-se que muitos desses KBOs têm órbitas muito elípticas e inclinadas, como Plutão.

Cálculos matemáticos e simulações de computador detalhadas mostraram que as órbitas que vemos no Cinturão de Kuiper só podem ter sido criadas se Netuno originalmente formou algumas UA mais perto do sol, e migrou para a sua órbita atual. A migração de Netuno explica a difusão de órbitas altamente elípticas no Cinturão de Kuiper, e pode explicar todas as órbitas KBO que observamos, exceto por um punhado de KBOs em órbitas extremas que sempre ficam pelo menos 10 AU além de Netuno.

Prova do Planeta Nove?

Essas órbitas extremas forneceram a evidência mais forte para o Planeta Nove. Os primeiros poucos que foram descobertos estavam todos confinados a um quadrante do sistema solar. Os astrônomos esperam observar órbitas em todas as orientações diferentes, a menos que haja uma força externa confinando-os. Encontrar vários KBOs extremos em órbitas apontadas na mesma direção foi um indício de que algo estava acontecendo. Dois grupos separados de pesquisadores calcularam que apenas um grande, planeta muito distante poderia manter todas as órbitas confinadas a parte do sistema solar, e a teoria do Planeta Nove nasceu.

O Planeta Nove é teoricamente cinco a 10 vezes mais massivo que a Terra, com uma órbita variando entre 300-700 UA. Tem havido várias previsões publicadas para sua localização no sistema solar, mas nenhuma das equipes de busca ainda o descobriu. Depois de mais de quatro anos de pesquisa, ainda há apenas evidências indiretas a favor do Planeta Nove.

A busca por KBOs

A busca por KBOs requer um planejamento cuidadoso, cálculos precisos e acompanhamento meticuloso. Faço parte do OSSOS, uma colaboração de 40 astrônomos de oito países. Usamos o telescópio Canadá-França-Havaí por mais de cinco anos para descobrir e rastrear mais de 800 novos KBOs, quase dobrando o número de KBOs conhecidos com órbitas bem medidas. Os KBOs descobertos pelo OSSOS variam em tamanho de alguns quilômetros a mais de 100 km, e faixa na distância de descoberta de alguns AU a mais de 100 AU, com a maioria em 40-42 UA no Cinturão de Kuiper principal.

KBOs não emitem sua própria luz:esses pequenos, corpos gelados apenas refletem a luz do sol. Assim, os preconceitos contra a detecção em distâncias maiores são extremos:se você mover um KBO 10 vezes mais longe, vai se tornar 10, 000 vezes mais fraco. E por causa das leis da física, KBOs em órbitas elípticas passarão a maior parte do tempo nas partes mais distantes de suas órbitas. Então, embora seja fácil encontrar KBOs em órbitas elípticas quando estão perto do sol e brilhantes, esses KBOs passam a maior parte do tempo sendo muito mais fracos e mais difíceis de detectar.

Isso significa que os KBOs em órbitas elípticas são particularmente difíceis de descobrir, especialmente os extremos que sempre ficam relativamente longe do sol. Apenas alguns deles foram encontrados até o momento e, com os telescópios atuais, só podemos descobri-los quando estão próximos ao pericentro - o ponto mais próximo do sol em sua órbita.

Isso leva a outro viés de observação que tem sido historicamente ignorado por muitos levantamentos de KBO:KBOs em cada parte do sistema solar só podem ser descobertos em certas épocas do ano. Os telescópios terrestres são também limitados pelo clima sazonal, com descobertas menos prováveis ​​de acontecer durante o tempo nublado, condições de chuva ou vento são mais frequentes. As descobertas de KBOs também são muito menos prováveis ​​perto do plano da Via Láctea, onde inúmeras estrelas tornam difícil encontrar o fraco, errantes gelados em imagens telescópicas.

O que torna o OSSOS único é que tornamos muito público esses vieses nas descobertas. E porque entendemos nossos preconceitos tão bem, podemos usar simulações de computador para reconstruir a verdadeira forma do Cinturão de Kuiper depois de remover esses vieses.

Ajustando para vieses

OSSOS descobriu um punhado de novos KBOs extremos, metade dos quais estão fora da região confinada, e são estatisticamente consistentes com uma distribuição uniforme. Um novo estudo (atualmente em revisão) corrobora as descobertas não agrupadas do OSSOS. Uma equipe de astrônomos usando dados do Dark Energy Survey (DES) encontrou mais de 300 novos KBOs sem agrupamento de órbitas. Portanto, agora duas pesquisas independentes - as quais rastrearam cuidadosamente e relataram suas tendências observacionais na descoberta de conjuntos independentes de KBOs extremos - não encontraram evidências de órbitas agrupadas.

Todos os KBOs extremos que foram descobertos antes do OSSOS e DES eram de pesquisas que não relataram totalmente seus vieses direcionais. Portanto, não sabemos se todos esses KBOs foram descobertos no mesmo quadrante do sistema solar porque eles estão realmente confinados, ou porque nenhuma pesquisa pesquisou com profundidade suficiente nos outros quadrantes. Realizamos simulações adicionais que mostraram que, se as observações são feitas apenas em uma estação de um telescópio, KBOs extremos serão naturalmente descobertos apenas em um quadrante do sistema solar.

Testando mais a teoria do Planeta Nove, examinamos em detalhes as órbitas de todos os KBOs "extremos" conhecidos e descobrimos que todos, exceto os dois KBOs mais elevados do pericentro, podem ser explicados por efeitos físicos conhecidos. Esses dois KBOs são outliers, mas nossas simulações de computador detalhadas anteriores do Cinturão de Kuiper, que incluiu efeitos gravitacionais do Planeta Nove, produziu um conjunto de KBOs "extremos" com pericentros variando suavemente de 40 a mais de 100 UA.

Essas simulações prevêem que deve haver muitos KBOs com pericentros tão grandes quanto os dois outliers, mas também muitos KBOs com pericentros menores, que deve ser muito mais fácil de detectar. Por que as descobertas da órbita não correspondem às previsões? A resposta pode ser que a teoria do Planeta Nove não resiste a observações detalhadas.

Nossas observações com uma pesquisa cuidadosa descobriram KBOs que não estão confinados pelo Planeta Nove, e nossas simulações mostram que o Cinturão de Kuiper deve conter órbitas diferentes das que observamos se o Planeta Nove existir. Outras teorias devem ser invocadas para explicar os KBOs extremos de alto pericentro, mas não faltam teorias propostas na literatura científica.

Muitos objetos bonitos e surpreendentes ainda precisam ser descobertos no misterioso sistema solar externo, mas não acredito que o Planeta Nove seja um deles.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.