UNIVERSET

Kan det være ni planeter i solsystemet likevel?

Nei, det er ikke Pluto som er tatt inn i varmen igjen. Beregninger viser at det kan være et større objekt ytterst i solsystemet.

Hva finnes der ute i universet? Søket etter planeter er slett ikke over.
Hva finnes der ute i universet? Søket etter planeter er slett ikke over. Foto: Colourbox
Elina Melteig, Titan.uio.no
10. apr. 2023 - 18:52

Det er mye som er ukjent i verdensrommet. Når astronomene bruker teleskoper til å se fjerne stjerner og galakser, finner de også andre objekter som er mye nærmere. Det har gjort at jakten på nye planeter er noe som ikke bare gjelder andre solsystemer. Kanskje er det ni planeter i bane rundt vår egen sol?

Bedre teleskoper og observasjoner har gjort det mulig å se objekter i vårt eget solsystem som er virkelig langt unna. To forskere, Mike Brown og kollegaen Konstantin Batygin ved California Institute of Technology, laget et kart over banene til disse objektene. De så at banene så ut til å peke i en bestemt retning. De laget en simulering av solsystemet med en hypotetisk Planet ni og så at de klarte å gjenskape det samme mønsteret. Dermed var jakten på dette ukjente objektet i gang. En av forskerne som har kastet seg ut i jakten, er Sigurd Kirkevold Næss ved Universitetet i Oslo.

Det har vært ni planeter før

Brown og Batygin laget en oversikt over banene til de ytterste objektene i solsystemet. Da så de at banene, i lilla, ser ut til å dras i én retning. © AAS <i>Illustrasjon:  Brown og Batygin © AAS</i>
Brown og Batygin laget en oversikt over banene til de ytterste objektene i solsystemet. Da så de at banene, i lilla, ser ut til å dras i én retning. © AAS Illustrasjon:  Brown og Batygin © AAS

For ordens skyld: Det har to ganger tidligere vært ni planeter i solsystemet. Først da Pallas ble oppdaget i 1802. Den ble omklassifisert til asteroide i 1854. Pluto ble funnet i 1930, men ble degradert til dvergplanet i 2006 etter at det ble klart at det fantes flere objekter som var omtrent like store ytterst i solsystemet. På et tidspunkt var det snakk om 22 ekstra planeter. Det var professor Brown som tok til orde for å degradere Pluto til dvergplanet.

– Det viser seg at det er en haug med andre objekter som ligner veldig på Pluto der ute. Hvis vi skulle telle alle disse som planeter, blir det veldig mange å huske på. Derfor introduserte forskerne begrepet dvergplanet, sier Næss.

Noe trekker på de ytterste objektene i solsystemet

– Hvis vi simulerer et solsystem med en ekstra planet med omtrent fem til ti ganger jordens masse i en gitt bane, kan vi gjenskape dette mønsteret som Brown og Batygin har observert, sier Næss.

Objektene Brown og Batygin forsker på, er svært langt unna, og en eventuell niende planet ligger utenfor dette.

– De nærmeste objektene i figuren er om lag 50 astronomiske enheter (AU) unna. De lengst borte er cirka 1000 AU, så da er det snakk om store avstander. Etter hvert som vi har kikket mer og mer, finner vi flere objekter med sånne rare baner der ute. Vi kan plotte hvordan disse banene ser ut, forklarer Næss.

Vis mer

Til sammenlikning er månen 0,0026 AU unna, og Mars er 0,5 til 2,5 AU unna, avhengig av hvor vi er i banen. Neptun, når den er lengst unna oss, er 30 AU unna.

– Voyager 1, som har reist gjennom rommet i 45 år og som knapt kan kommunisere med jorden lenger, er ved 160 AU. Vi har ikke oppdaget noen objekter i solsystemet som er lengre unna enn dette, forklarer Næss.

Astronomisk blindsone

Figuren viser de store avstandene i solsystemet. Øverst til venstre ser du den indre delen, der også jorden befinner seg. Nederst til høyre er de ytterste objektene vi kjenner til. <i>Illustrasjon:  Nasa/JPL-Caltech/R. Hurt/HolekTranslation by Cocu</i>
Figuren viser de store avstandene i solsystemet. Øverst til venstre ser du den indre delen, der også jorden befinner seg. Nederst til høyre er de ytterste objektene vi kjenner til. Illustrasjon:  Nasa/JPL-Caltech/R. Hurt/HolekTranslation by Cocu

Næss mener at det kan være andre årsaker til mønsteret Brown og Batygin har beskrevet. Det trenger ikke å skyldes en planet:

– Det er ikke full enighet om hvor statistisk signifikant dette er. Årsaken er at det finnes en bias, altså en skjevfordeling, fordi vi ikke kikker like mye i alle retninger, forklarer han.

Med andre ord: Astronomene har noen blindsoner på himmelen. Det kan forklare hvorfor vi ser mange objekter med baner som peker i én retning – de andre retningene er ikke utforsket like mye.

– De ytterste objektene i solsystemet ble ikke oppdaget fordi folk så etter dem spesifikt, sier Næss. De ble oppdaget fordi folk så etter andre ting. Det er hva teleskopet er bygget for, som avgjør hvilke deler av himmelen vi ser på. Vi må ta hensyn til denne skjevfordelingen når vi skal avgjøre hvor relevant funnet er. Hvordan vi skal kompensere for biasen? Det er hoveddelen av kontroversen her.

Artikkelen fortsetter etter annonsen
annonse
Innovasjon Norge
Trer frem med omstilling som innstilling
Trer frem med omstilling som innstilling

Det er i hovedsak to måter det har vært kompensert for observasjonsbiasen på, og de kommer fram til ulike konklusjoner: En planet trekker på objektene i den ytre delen av solsystemet, eller at vi ikke har sett alle objektene i den andre retningen. Næss forteller at det er mange som interesserer seg for dette spørsmålet.

– Batygin og Brown har forsøkt å regne ut hvor stor observasjonsbiasen er. De kom fram til at den ikke var stor nok til å forklare de rare banene. En annen gruppe forskere har gjort sin egen beregning og kom fram til det stikk motsatte. Jeg tror både jeg og mange andre astronomer tenker at situasjonen er uklar, men interessant. Og derfor er det verdt å undersøke nøyere, sier Næss. Personlig synes han Batygin og Browns beregning er mest overbevisende.

I den øde Atacamaørkenen ligger flere teleskoper, blant annet Atacama Cosmology Telescope, som Næss har brukt i søket etter planet ni. Bildet er noen år gammelt. <i>Foto:  Mark Devlin/Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0</i>
I den øde Atacamaørkenen ligger flere teleskoper, blant annet Atacama Cosmology Telescope, som Næss har brukt i søket etter planet ni. Bildet er noen år gammelt. Foto:  Mark Devlin/Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0

Banen til Uranus gjorde at Neptun ble oppdaget

Det at noen objekter har rare baner, har gitt opphav til hypoteser om nye planeter før. For eksempel var det slik planeten Neptun ble oppdaget.

– Det var en tid da forskere allerede hadde funnet Uranus. De beregnet hvor Uranus burde være, men observasjonene stemte ikke med dette. Av og til var Uranus for langt foran, og av og til var den for langt bak i banen. De kom fram til at hvis du hadde en ekstra planet lenger ute, kunne den av og til trekke på Uranus og av og til trekke den bakover, sier Næss.

Dermed beregnet forskerne omtrent hvor denne planeten skulle være – og slik fant de Neptun.

– Det var et eksempel på hvordan forskerne kan bruke gravitasjonen fra én planet til å oppdage en annen. Det er det vitenskapen prøver å gjøre her også, sier Næss.

Samtidig er ikke denne metoden helt sikker.

Slik ser det ut på innsiden av ACT. <i>Foto:  Mark Devlin/Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0</i>
Slik ser det ut på innsiden av ACT. Foto:  Mark Devlin/Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0

Gravitasjon gir flere bom enn treff

– Det er mange eksempler fra historien der samme slags argumenter er brukt for å vise at planeter eksisterer, som senere har vist seg å ikke eksistere, sier Næss.

Han forteller at det på 1800-tallet var det en hypotese om planeten Vulkan. Den skulle angivelig gå i bane innenfor Merkur. Merkurs bane er ellipseformet og forskyver seg litt år for år.

– Deler av det kan forklares med innflytelsen til alle de andre planetene i solsystemet, men det var ikke nok. Det var noe som sto igjen, og det naturlige var å tenke at det var en planet til som menneskene ikke visste om, sier Næss.

Forskerne lette, men ingen klarte å observere denne planeten.

– Så kom Einstein med den generelle relativitetsteorien, som kunne forklare direkte hvorfor Merkurs bane endret seg, sier Næss.

Ifølge Næss har astronomen Percival Lowell foreslått en Planet X for å forklare avvik i banen til Neptun, men disse avvikene forsvant da man fikk bedre målinger av solsystemet. Relativitetsteorien og bedre observasjoner gjør det lettere å avvise teorier om hypotetiske planeter. Det er gode sjanser for at bedre observasjoner vil kunne skrote hypotesen om Planet ni denne gangen også, men Næss anslår at det likevel er en liten sjanse for at den kan eksistere.

Anslår 5 prosent sjanse for Planet ni

– Å forutsi planetens eksistens med gravitasjon, gir flere bom enn treff. Jeg tror det er 5 prosent sjanse for at denne planeten eksisterer. Altså er det ikke veldig sannsynlig, men det er likevel nok til at det er verdt å sjekke, sier Næss.

Her ser du stjernehimmelen sett med WISE-teleskopet. Den lyse linjen viser Melkeveien. Planet ni vil etter beregningene ligge innenfor det fargede båndet. Den dypeste fargen er der det er mest sannsynlig at den vil være. Dersom den ligger mellom 300 og 500 AU unna, mener Næss at det vil være mulig å lete i store deler av det sannsynlige området, og dermed enten finne den eller avkrefte at den er der. Dersom den ligger lengre ute, er det bare en liten del av området som kan avklares. <i>Illustrasjon:  Sigurd Kirkevold Næss</i>
Her ser du stjernehimmelen sett med WISE-teleskopet. Den lyse linjen viser Melkeveien. Planet ni vil etter beregningene ligge innenfor det fargede båndet. Den dypeste fargen er der det er mest sannsynlig at den vil være. Dersom den ligger mellom 300 og 500 AU unna, mener Næss at det vil være mulig å lete i store deler av det sannsynlige området, og dermed enten finne den eller avkrefte at den er der. Dersom den ligger lengre ute, er det bare en liten del av området som kan avklares. Illustrasjon:  Sigurd Kirkevold Næss

Forskerne som kom med hypotesen om Planet ni, gir en indikasjon på hvor man kan begynne å lete. Alle usikkerheter tatt i betraktning, anslår de et ganske stort belte rundt himmelen der den kan være.

– Hovedutfordringen var å søke gjennom parameterrommet. Jeg taper bare et par måneders arbeid med å se etter den, men hvis jeg finner den, ville det jo være store saker, sier Næss.

Teleskop ment for å se etter bakgrunnsstråling

Teleskopet Næss brukte for å lete etter planeten, er i utgangspunktet designet for å se på bakgrunnsstrålingen. Denne strålingen består av mikrobølger som har om lag 5000 ganger lengre bølgelengde enn synlig lys. Dette er det fjerneste lyset vi kan se, og det viser universet da det var 380.000 år gammelt, eller 0,0027 prosent av den nåværende alderen. Næss forteller at det egentlig ikke skulle være mulig å bruke dette teleskopet til å se etter planeter, men nettopp derfor er arbeidet hans dobbelt interessant.

– Dette er mest et moro-prosjekt som er ganske langt unna det jeg egentlig jobber med. Det er morsomt som et «proof of concept», for det viser at vi kan bruke teleskopet til dette.

Å bruke data på nye måter som folk ikke har tenkt på, er i seg selv interessant. I tillegg til at det er morsomt om vi finner noe.

Næss forklarer at teleskopet han har brukt, har veldig mye dårligere oppløsning enn de som vanligvis brukes til å observere solsystemet.

– Signalet er 10.000 ganger mer utvannet i vårt teleskop enn i et lysteleskop. Derfor skulle man ikke tro at det var en god idé å se etter planeter med dette, og det er derfor ingen har gjort det før.

Varmestråling fra planetens barndom

Likevel lar det seg gjøre mener han, fordi planeten sender ut to ulike typer lys: Synlig lys fra sola som reflekteres, og planetens egen varmestråling.

– For planeter langt unna sola er det varmestrålingen som er igjen etter at planeten ble dannet, som er varmekilden. Det tar veldig lang tid for den varmen å bli borte, sier Næss.

Dersom du plasserer et objekt ti ganger lengre unna, blir det hundre ganger vanskeligere å oppdage når du ser etter varmestråling. Dersom du i stedet ser etter synlig lys, blir det ti tusen ganger vanskeligere, forklarer han.

– Vårt teleskop ser varmestrålingen fra dette objektet i stedet for å se det reflekterte sollyset. Og det er det som gjør at vi i det hele tatt har sjanse til å kunne se dette, sier Næss.

Figuren viser bølgelengden til lyset nederst, og fargekodene viser hvilke teleskoper som kan se de ulike bølgelengdene. Teleskopet Næss har brukt, ACT, vises i rødt. Figuren viser at bølgelengdene som teleskopet kan se, overlapper med varmestrålingen til planeten (gitt en viss størrelse). Andre teleskoper vil kunne se det sollyset som reflekteres. Teleskopet WISE, i grønt, har ikke noe overlapp med den delen av bølgelengden til lyset som kommer fra varmestrålingen. <i>Illustrasjon:  Naess m.fl. 2021</i>
Figuren viser bølgelengden til lyset nederst, og fargekodene viser hvilke teleskoper som kan se de ulike bølgelengdene. Teleskopet Næss har brukt, ACT, vises i rødt. Figuren viser at bølgelengdene som teleskopet kan se, overlapper med varmestrålingen til planeten (gitt en viss størrelse). Andre teleskoper vil kunne se det sollyset som reflekteres. Teleskopet WISE, i grønt, har ikke noe overlapp med den delen av bølgelengden til lyset som kommer fra varmestrålingen. Illustrasjon:  Naess m.fl. 2021

Problemet er bare at jo mindre planeten blir, jo fortere mister den varmen fra den ble dannet. Jo kaldere den blir, jo lavere frekvens er varmestrålingen fra den. Dette er grunnen til at det følsomme romteleskopet WISE ikke kan se denne planeten til tross for at den ville kunne se Jupiter på en avstand opp til 90.000 AU, forteller Næss.

Lette gjennom 160 millioner punkter på himmelen

– Det er mange forskjellige parametere som kan karakterisere banen til en planet. Hvis den er langt borte, beveger den seg bare litt i løpet av et år, så da holder det å vite hvor den er og hvor mye den beveger seg, samt avstanden, sier Næss.

Han forteller at posisjon på himmelen – med to koordinater, avstand, hastighet og retning – er det som trengs av informasjon for å lete etter den. Videre trenger han bare å se gjennom et visst antall verdier for avstand, for dersom den endrer seg med 10 prosent, vil observasjonene se omtrent like ut, mener han.

– Ved hjelp av Keplers lover kan vi regne ut minimums- og maksimumshastighet til en gitt avstand, sier Næss. – Til sammen er det 25.837 muligheter jeg måtte søke gjennom for hvert punkt på himmelen. Med 160 millioner punkter på himmelen blir det til sammen fire billioner ulike kombinasjoner.

Har lett gjennom 17 prosent av området

– Vårt teleskop kartlegger om lag 40 prosent av himmelen, sier Næss.

Han peker på et datasett og forklarer:

– Det fargede båndet er der hvor teoretikerne sier at planeten burde være, og den dypeste fargen viser hvor det er mest sannsynlige å finne den. Konturene viser hvor vi har sett, men vi fant ingenting.

– Hvis man ikke ser noe, må man snu det på hodet og si: Det at jeg ikke så noe, hva forteller det meg, undrer Næss og peker på figuren igjen.

– En liten del av området der planeten kan være, overlapper med våre beste observasjoner, og det er der jeg stort sett kan utelukke at Planet ni er. I mesteparten av området Batygin og Brown foretrekker, kan jeg ikke si så mye.

Den fargede bølgen viser hvor teoretikerne mener at det er mest sannsynlig å finne planeten: Den dypeste lillafargen har høyest sannsynlighet. Konturene i bakgrunnen viser hvor Næss og andre forskere har sett med ACT. <i>Illustrasjon:  Naess m.fl. 2021</i>
Den fargede bølgen viser hvor teoretikerne mener at det er mest sannsynlig å finne planeten: Den dypeste lillafargen har høyest sannsynlighet. Konturene i bakgrunnen viser hvor Næss og andre forskere har sett med ACT. Illustrasjon:  Naess m.fl. 2021

Ved å bruke dette teleskopet har Næss klart å delvis utelukke planeten over en stor del av himmelen. Til sammen har Næss lett over 17 prosent av den delen av himmelen hvor den er forventet å kunne finnes, dersom den har en masse på fem jordmasser. Dersom den har ti ganger jordens masse, noe som er mindre sannsynlig, har Næss lett i 9 prosent av området den kan befinne seg i. 

– Det er ikke nok til å ekskludere hypotesen, sier Næss. Det er fortsatt 83 prosent igjen.

Han mener at denne artikkelen først og fremst er interessant med tanke på å demonstrere at et teleskop som er laget for å se bakgrunnsstråling, kan samle data som kan brukes til flere ting.

– Om planeten faktisk befant seg i disse 17 prosentene, da ville vi sett den, og det hadde jo vært innmari gøy, sier han med et glimt i øyet.

Artikkelen ble først publisert på Titan.uio.no

Michelin-kokken Benoit Dewitte møter verdens dyreste sjømatingrediens for første gang. Han og kollega Thiis Meliefste var svært nysgjerrige på å få høre mer om hvordan sjøpølsa kan brukes i mat.
Les også

Her snuser Michelin-kokkene på fremtidens mat

Les mer om:
Del
Kommentarer:
Du kan kommentere under fullt navn eller med kallenavn. Bruk BankID for automatisk oppretting av brukerkonto.