Scott Sheppard membutuhkan sekitar 15 menit berjalan kaki untuk bekerja di Departemen Magnet Terrestrial Lembaga Carnegie, sebuah fasilitas penelitian di Washington, DC, yang awalnya didirikan pada tahun 1904 untuk mendukung ekspedisi untuk memetakan medan magnet Bumi. Hari ini, kampus ini menampung ilmuwan planet dari semua disiplin ilmu, termasuk Sheppard, yang mempelajari benda langit di tata surya luar yang ekstrem. Dia mengatakan dia mendapatkan ide-ide terbaiknya saat berjalan dan bahwa dia biasanya terganggu oleh persimpangan, yang hanya membutuhkan perhatian yang cukup untuk mencegah pikiran berkeliaran dengan cara konstruktif yang tak dapat dijelaskan. Mengingat Sheppard yakin bahwa sebuah planet besar yang belum ditemukan mengorbit matahari jauh di luar Pluto, orang hanya dapat membayangkan di mana pikirannya mengembara selama paginya berjalan.
Gagasan bahwa sebuah planet besar, yang disebut Planet 9 atau Planet X, ada pada jarak yang sangat jauh sehingga kita belum dapat menemukannya. Ada astronom di seluruh dunia yang memindai langit untuk mencari petunjuk. Sheppard, yang telah menemukan beberapa objek yang paling jauh di tata surya, percaya bahwa jalur orbit planet-planet kecil ini kemungkinan besar dibentuk oleh pengaruh gravitasi dari planet 9. Planet hipotetis. Dan hari ini, timnya mengumumkan penemuan benda lain. planet kecil yang sangat jauh — objek terjauh kedua yang diketahui di tata surya berdasarkan jarak rata-rata — yang lagi-lagi membawa tanda khas batuan ruang angkasa dalam genggaman planet raksasa yang belum ditemukan.
“Sekali abad kita menemukan planet, kan? Jadi, inilah saatnya untuk menemukan satu lagi, ”kata Sheppard.
Goblin
Objek baru, yang secara resmi disebut TG387 2015, mengorbit dengan kelas khusus benda langit yang dikenal sebagai objek Cloud Oort Dalam, atau objek trans-Neptunian ekstrem (ETNO). Tubuh batu dan es, dijuluki "the Goblin" oleh tim penemuan, saat ini sekitar 80 unit astronomi (AU) dari matahari, atau sekitar dua kali lebih jauh dari jarak rata-rata Pluto. Namun, Goblin melakukan perjalanan pada orbit yang sangat memanjang yang membawanya ke jangkauan terluar paling ekstrim dari tata surya kita, keluar sejauh 2.300 AU selama 40.000 tahun perjalanannya mengelilingi matahari.
Tetapi sama menariknya dengan aphelion objek, atau titik paling jauh dari matahari, Goblin mungkin bahkan lebih menarik untuk perihelionnya, atau titik terdekatnya. Planet minor, yang diperkirakan berdiameter sekitar 300 kilometer (sekitar sepersepuluh ukuran Pluto), hanya sedekat 65 AU (enam miliar mil). Karena pendekatan terdekatnya benar-benar tidak dekat sama sekali, Sheppard mengatakan Goblin hampir tidak terpengaruh oleh gravitasi planet-planet besar seperti Jupiter dan Neptunus.
"Itu tidak pernah datang di dekat tempat planet-planet raksasa itu berada, " katanya. "Hanya ada tiga benda yang masih jauh di sana."
Orbit planet kerdil ekstrem baru 2015 TG387 dan objek dalam Cloud Oort lainnya 2012 VP113 dan Sedna dibandingkan dengan bagian tata surya lainnya. 2015 TG387 dijuluki "The Goblin" oleh para penemu, karena penunjukan sementara berisi TG dan objek pertama kali terlihat di dekat Halloween. 2015 TG387 memiliki sumbu semi-mayor yang lebih besar daripada 2012 VP113 atau Sedna, yang berarti ia melakukan perjalanan jauh dari matahari pada titik paling jauh di orbitnya, yaitu sekitar 2300 AU. (Roberto Molar Candanosa dan Scott Sheppard, milik Carnegie Institution for Science) Dua lainnya adalah Sedna dan 2012 VP113, yang memiliki perihelia masing-masing 76 dan 80 AU, meskipun mereka tidak pernah bepergian sejauh Goblin. Ketika dipertimbangkan bersama-sama, ketiga objek ini mulai menghasilkan gambar yang menggiurkan dari dunia jauh mereka. Mereka dipisahkan dari sisa tata surya, kebal terhadap pengaruhnya, namun mereka semua muncul di bagian yang sama dari langit.
"Jika Anda melihat Sedna, dan Anda melihat VP113, dan Anda melihat beberapa objek ekstrem lainnya dengan orbit yang sangat jauh ini, semuanya sangat mirip, " kata Sheppard. “Mereka semua berkerumun di bagian yang sama dari langit, mereka semua datang ke perihelion — pendekatan terdekat mereka dengan matahari — di tempat yang sama, dan Anda akan berharap itu terjadi secara acak di langit. ... Itu sebabnya kami pikir ada planet yang lebih besar di luar sana, karena ia menggembalakan objek-objek ini ke dalam tipe-tipe orbit ini. ”
Planet minor lainnya mengorbit pada jarak ekstrem, seperti FE72 2014, yang merupakan objek terjauh yang diketahui berdasarkan jarak rata-rata, tetapi mereka cenderung berayun lebih dekat ke planet raksasa. FE72 2014 bisa lebih dekat ke matahari daripada Pluto pada pendekatan terdekatnya, misalnya. Penjelasan yang meyakinkan untuk benda-benda ini adalah bahwa mereka berjalan terlalu dekat dengan salah satu raksasa gas di beberapa titik dan terlempar ke jarak yang ekstrim, hampir terlontar seluruhnya — tetapi ketika ini terjadi, benda-benda berbatu cenderung berputar kembali ke dekat titik dari di mana mereka terlempar.
Ketika datang ke Goblin, Sedna dan 2012 VP113, sesuatu yang lain telah menjebak mereka dalam orbit kesepian, disejajarkan tetapi terpisah dari lingkungan kecil planet kita.
Bayangan Planet yang Belum Ditemukan
Seberapa besar kemungkinan keberadaan sebuah planet masif yang belum ditemukan, secara perlahan mengelilingi matahari setiap puluhan ribu tahun pada jarak yang ekstrem, tergantung pada siapa yang Anda tanyakan. Sementara itu, Sheppard, yang telah menemukan lusinan planet, komet, dan bulan kecil, akan menempatkan peluang Planet 9 yang ada sekitar 80 atau 85 persen — dan dia bahkan bukan yang paling optimis.
"Keyakinan saya sekitar 99, 84 persen, " kata Konstantin Batygin, seorang astrofisika planet dan asisten profesor di California Institute of Technology. Batygin menciptakan model teoritis tata surya luar untuk mencari petunjuk tentang Planet 9, menghitung angka-angka di banyak planet kecil yang mengelompok dalam berbagai kelompok dan pengaruh puluhan faktor orbital. Makalah 2016-nya dengan rekan Caltech Michael Brown menjelaskan mungkin kasus terkuat untuk Planet 9, menyimpulkan bahwa hanya ada sebagian kecil dari satu persen kemungkinan bahwa pengelompokan benda-benda ini terjadi secara acak.
"Tubuh ini adalah tambahan baru yang sangat besar, " kata Batygin tentang Goblin. "Ini sangat memperkuat kasus untuk Planet 9."
Perbandingan tahun 2015 TG387 pada 65 AU dengan planet-planet Tata Surya yang dikenal. Saturnus dapat dilihat pada 10 AU dan Bumi, tentu saja, pada 1 AU, karena pengukuran didefinisikan sebagai jarak antara Matahari dan planet asal kita. (Roberto Molar Candanosa dan Scott Sheppard, milik Carnegie Institution for Science) Yang lain tidak begitu percaya diri. “Saya tidak akan naik ke level 85 persen. Ada garis bukti yang saling bertentangan, ”kata David Tholen, seorang astronom di Universitas Hawaii yang merupakan bagian dari tim yang menemukan Goblin. Dia menunjuk ke pesawat ruang angkasa Cassini, yang mengorbit Saturnus selama lebih dari 13 tahun, mengukur dinamika dan kekuatan tata surya luar. "Itu berfungsi sebagai pendeteksi yang sangat sensitif terhadap hal-hal lain di luar sana, dan analisis data itu menunjukkan bahwa kita tidak melihat bukti untuk [Planet 9]."
Tetapi bahkan jika mereka tidak membeli hipotesis Planet 9, kebanyakan astronom setuju bahwa sesuatu yang tidak dapat dijelaskan adalah merobek benda-benda seperti Goblin menjauh dari tata surya. Beberapa teori menunjukkan bahwa selama pembentukan awal matahari, lebih dari 4, 5 miliar tahun yang lalu ketika bintang-bintang lain terbentuk di dekatnya, gravitasi ekstrem dari pertemuan bintang dekat dapat menarik benda-benda ini dan meninggalkannya dalam orbit "fosil", Sheppard kata. Atau, mungkin cukup ada planet-planet kecil ini yang dapat mempengaruhi orbit satu sama lain selama jutaan tahun melalui proses yang disebut gravitasi diri, secara bertahap menyikut satu sama lain lebih jauh dan lebih jauh.
"[Jika ada] banyak planet kecil ini seperti Sedna dan objek baru ini, tentu saja mereka mengerahkan gaya gravitasi satu sama lain, " kata Ann-Marie Madigan, asisten profesor astrofisika di University of Colorado, Boulder, yang mempelajari model gravitasi diri pada objek tata surya yang jauh. Dia mengatakan bahwa planet-planet kecil ini “sangat jauh dari tata surya bagian dalam, dengan planet-planet raksasa dan hal-hal seperti itu, kekuatan [gravitasi diri] ini sebenarnya bisa sangat kuat. … Anda tidak perlu planet tambahan di luar sana. ”
Madigan mengakui bahwa gravitasi diri tidak dapat menjelaskan segala sesuatu tentang orbit planet kecil yang jauh, seperti penyelarasan di sepanjang "bujur perihelia, " mirip dengan sumbu utama dari orbit elips. Dan ada "kekuatan luar" lainnya yang perlu dipertimbangkan juga, kata Sheppard, seperti gelombang galaksi — gaya gravitasi kolektif dari segala sesuatu di Bima Sakti termasuk lubang hitam supermasif di pusatnya. Teori-teori yang meramalkan keberadaan Planet 9 memperhitungkan semua pengaruh ini, tetapi proses yang tidak diketahui bisa juga ikut berperan.
"Ini luar biasa, " kata Michele Bannister, seorang astronom planet di Queen's University Belfast di Inggris yang turut memimpin Outer Solar System Origins Survey (OSSOS) dari 2013 hingga 2017, yang mendeteksi 840 planet kecil yang jauh. “Kami memiliki beragam teori yang mencoba menjelaskan populasi ini. Ini adalah tanda dari bidang aktif sehat yang baik. "
Mempersempit Pencarian
Sheppard membandingkan pengelompokan Goblin, Sedna dan 2012 VP113 dengan hubungan antara Neptunus dan Pluto. Meskipun Neptunus melintasi jalur orbit Pluto, kedua benda planet ini tidak pernah saling berdekatan karena mereka terkunci dalam hubungan gravitasi — yang dikenal sebagai resonansi — yang menyebabkan Pluto mengorbit dua kali untuk setiap tiga orbit Neptunus. Jika Anda tidak tahu di mana Neptunus berada, Anda bisa menentukan planet raksasa dengan mengamati Pluto dengan cermat. Meskipun tiga planet kecil yang sangat jauh tidak akan terkunci ke dalam hubungan yang stabil dengan Planet 9, hubungan gravitasi yang serupa dapat terjadi.
Namun, jika planet-planet minor berada dalam tarian gravitasi dengan Planet 9, itu bisa berarti bahwa planet besar itu jauh, jauh sekali — di dekat apelion orbitnya kira-kira 1.000 AU dari matahari. Kami hanya memiliki gambaran kasar tentang ukuran Planet 9 — antara dua dan empat kali Bumi, jika ada — dan tidak ada cara untuk menentukan berapa banyak cahaya yang dipantulkannya, yang membuatnya sangat sulit untuk dicari. Satu-satunya alasan kami dapat menemukan benda-benda jauh yang lebih kecil seperti Goblin adalah karena mereka berada di dekat pendekatan terdekat mereka, terlihat hanya sesaat waktu bintang sebelum mereka kembali ke bayangan.
Gambar penemuan TG387 2015 diambil di teleskop Subaru 8 meter yang terletak di atas Mauna Kea di Hawaii pada 13 Oktober 2015. Gambar diambil sekitar 3 jam terpisah. TG387 2015 dapat terlihat bergerak di antara gambar di dekat pusat sedangkan bintang dan galaksi yang jauh lebih jauh adalah diam. Gambar disediakan oleh Scott Sheppard. (Gambar disediakan oleh Scott Sheppard) "Sembilan puluh sembilan persen dari orbitnya, kita tidak akan menemukannya, " kata Sheppard. "Jadi, kita baru saja menemukan ujung gunung es."
Perburuan Planet 9 mengalami kekurangan data yang serius — untuk saat ini. Sulit untuk menarik kesimpulan statistik dengan ukuran sampel kecil dari planet kecil, terutama ketika ribuan kemungkinan ada. “Setiap deteksi ini menyiratkan populasi yang sangat besar dan tidak terlihat, ” kata Bannister. "Dan bias pengamatan dapat benar-benar memengaruhi kesimpulan yang Anda ambil tentang keberadaan populasi besar yang tak terlihat itu, dan apa bentuk orbitnya di ruang angkasa, dan apa yang berpotensi dibentuk oleh atau bisa dibentuk oleh."
Goblin pertama kali terlihat pada tahun 2015 oleh teleskop Subaru 8 meter Jepang di Mauna Kea di Hawaii, tetapi planet kecil itu begitu jauh sehingga diperlukan pengamatan selama tiga tahun dengan teleskop di Chili dan Arizona sebelum orbitnya bisa dihitung, mengungkapkan jalur dan jarak yang sebenarnya. Beberapa planet kecil tambahan telah ditemukan, dan ketika para astronom memperbaiki parameter orbitalnya, mereka akan memiliki gagasan yang lebih baik tentang di mana planet besar itu disembunyikan — jika ada di mana saja.
Teleskop Subaru di Mauna Kea, Hawaii. (Wikimedia Commons / CC 2.0) "Fakta bahwa Planet 9 pada akhirnya, ada di sana atau tidak di sana, dan matematika yang saya lakukan adalah benar atau salah, sebenarnya merupakan aspek yang sangat menarik dari seluruh masalah ini, " kata Batygin. "Ini bukan salah satu dari masalah ini di mana kamu bisa berspekulasi tentang hal itu sampai kamu mati. … Saya pikir 10 tahun ke depan adalah banyak waktu. ”
Survei lanjutan dari langit dengan teleskop seperti Subaru dan observatorium baru seperti Large Synoptic Survey Telescope (LSST) —yang akan memiliki kamera digital terbesar di dunia sebesar 3, 2 megapiksel, seukuran mobil kecil — akan menemukan lebih banyak benda. saat pemahaman kita tentang tata surya tumbuh. Pekerjaan astronomi tambahan, seperti rilis data kedua dari teleskop ruang angkasa Gaia, membantu menyempurnakan model pergerakan bintang-bintang sepanjang sejarah galaksi, semakin memperketat batasan di planet-planet kecil yang sangat jauh.
Jika dan ketika semua pekerjaan ini mengarah pada penemuan Planet 9, Sheppard berkata, "itu akan menjadi kemenangan sains."
