Planet Nine es un teórico, planeta gigante sin descubrir en los misteriosos confines de nuestro sistema solar.

Se ha planteado la hipótesis de que la presencia del Planeta Nueve explica todo, desde la inclinación del eje de rotación del sol hasta el aparente agrupamiento en las órbitas de pequeños, asteroides helados más allá de Neptuno.

Pero, ¿existe realmente el Planeta Nueve?

Descubrimientos al borde de nuestro sistema solar

El cinturón de Kuiper es una colección de pequeños cuerpos helados que orbitan alrededor del sol más allá de Neptuno, a distancias superiores a 30 AU (una unidad astronómica o AU es la distancia entre la Tierra y el sol). Estos objetos del cinturón de Kuiper (KBO) varían en tamaño desde grandes rocas hasta 2, 000 km de ancho. Los KBO son pequeños trozos sobrantes de material planetario que nunca se incorporaron a los planetas, similar al cinturón de asteroides.

Los descubrimientos de la encuesta del cinturón de Kuiper más exitosa hasta la fecha, la Encuesta sobre los orígenes del sistema solar exterior (OSSOS), Sugiero una explicación más disimulada de las órbitas que vemos. Se ha descubierto que muchos de estos KBO tienen órbitas muy elípticas e inclinadas, como Plutón.

Los cálculos matemáticos y las simulaciones por computadora detalladas han demostrado que las órbitas que vemos en el Cinturón de Kuiper solo se pueden haber creado si Neptuno se formó originalmente unas pocas UA más cerca del sol. y migró hacia el exterior a su órbita actual. La migración de Neptuno explica la omnipresencia de las órbitas altamente elípticas en el cinturón de Kuiper, y puede explicar todas las órbitas de KBO que hemos observado, excepto por un puñado de KBO en órbitas extremas que siempre permanecen al menos 10 AU más allá de Neptuno.

¿Prueba del Planeta Nueve?

Estas órbitas extremas han proporcionado la evidencia más sólida del Planeta Nueve. Los primeros que se descubrieron se limitaron a un cuadrante del sistema solar. Los astrónomos esperan observar órbitas en todas las diferentes orientaciones, a menos que haya una fuerza externa que los confine. Encontrar varios KBO extremos en órbitas apuntando en la misma dirección fue un indicio de que algo estaba sucediendo. Dos grupos separados de investigadores calcularon que solo una gran cantidad de planeta muy distante podría mantener todas las órbitas confinadas a parte del sistema solar, y nació la teoría del Planeta Nueve.

Se teoriza que el Planeta Nueve es de cinco a 10 veces más masivo que la Tierra, con una órbita que oscila entre 300 y 700 AU. Ha habido varias predicciones publicadas sobre su ubicación en el sistema solar, pero ninguno de los equipos de búsqueda lo ha descubierto todavía. Después de más de cuatro años de búsqueda, todavía hay solo evidencia indirecta a favor del Planeta Nueve.

La búsqueda de KBO

La búsqueda de KBO requiere una planificación cuidadosa, cálculos precisos y seguimiento meticuloso. Soy parte del OSSOS, una colaboración de 40 astrónomos de ocho países. Usamos el telescopio Canadá-Francia-Hawái durante cinco años para descubrir y rastrear más de 800 nuevos KBO, casi duplicando el número de KBO conocidos con órbitas bien medidas. Los KBO descubiertos por OSSOS varían en tamaño desde unos pocos kilómetros hasta más de 100 km, y la distancia de descubrimiento varía de unas pocas AU a más de 100 AU, con la mayoría en 40-42 UA en el cinturón de Kuiper principal.

Los KBO no emiten su propia luz:estos pequeños, los cuerpos helados solo reflejan la luz del sol. Por lo tanto, los sesgos contra la detección a distancias más grandes son extremos:si mueve un KBO 10 veces más lejos, se convertirá en 10, 000 veces más débil. Y debido a las leyes de la física, Los KBO en órbitas elípticas pasarán la mayor parte de su tiempo en las partes más distantes de sus órbitas. Entonces, si bien es fácil encontrar KBO en órbitas elípticas cuando están cerca del sol y son brillantes, estos KBO pasan la mayor parte del tiempo siendo mucho más débiles y más difíciles de detectar.

Esto significa que los KBO en órbitas elípticas son particularmente difíciles de descubrir, especialmente los extremos que siempre se mantienen relativamente alejados del sol. Solo se han encontrado algunos de estos hasta la fecha y, con telescopios actuales, sólo podemos descubrirlos cuando están cerca del pericentro, el punto más cercano al sol en su órbita.

Esto conduce a otro sesgo de observación que históricamente ha sido ignorado por muchos estudios de KBO:los KBO en cada parte del sistema solar solo se pueden descubrir en ciertas épocas del año. Los telescopios terrestres también están limitados por el clima estacional, con descubrimientos menos probables durante cuando está nublado, las condiciones de lluvia o viento son más frecuentes. Los descubrimientos de KBO también son mucho menos probables cerca del plano de la Vía Láctea, donde innumerables estrellas hacen difícil encontrar a los débiles, vagabundos helados en imágenes telescópicas.

Lo que hace que OSSOS sea único es que somos muy públicos sobre estos sesgos en los descubrimientos. Y como entendemos tan bien nuestros prejuicios, podemos usar simulaciones por computadora para reconstruir la verdadera forma del Cinturón de Kuiper después de eliminar estos sesgos.

Ajustar los sesgos

OSSOS descubrió un puñado de nuevos KBO extremos, la mitad de los cuales están fuera de la región confinada, y son estadísticamente consistentes con una distribución uniforme. Un nuevo estudio (actualmente en revisión) corrobora los descubrimientos no agrupados de OSSOS. Un equipo de astrónomos que utilizó datos del Dark Energy Survey (DES) encontró más de 300 KBO nuevos sin agrupaciones de órbitas. Así que ahora, dos encuestas independientes, las cuales rastrearon e informaron cuidadosamente sus sesgos de observación para descubrir conjuntos independientes de KBO extremos, no han encontrado evidencia de órbitas agrupadas.

Todos los KBO extremos que se habían descubierto antes de OSSOS y DES eran de encuestas que no informaban completamente sus sesgos direccionales. Entonces no sabemos si todos estos KBO se descubrieron en el mismo cuadrante del sistema solar porque en realidad están confinados, o porque ninguna encuesta buscó lo suficientemente profundo en los otros cuadrantes. Realizamos simulaciones adicionales que mostraron que si las observaciones se realizan solo en una temporada desde un telescopio, Los KBO extremos, naturalmente, solo se descubrirán en un cuadrante del sistema solar.

Probando aún más la teoría del Planeta Nueve, Examinamos en detalle las órbitas de todos los KBO "extremos" conocidos y descubrimos que todos, excepto los dos KBO del pericentro más alto, pueden explicarse por efectos físicos conocidos. Estos dos KBO son valores atípicos, pero nuestras anteriores simulaciones por computadora detalladas del Cinturón de Kuiper, que incluía efectos gravitacionales del Planeta Nueve, produjo un conjunto de KBO "extremos" con pericentros que oscilaban suavemente entre 40 y más de 100 AU.

Estas simulaciones predicen que debería haber muchos KBO con pericentros tan grandes como los dos valores atípicos, pero también muchos KBO con pericentros más pequeños, que debería ser mucho más fácil de detectar. ¿Por qué los descubrimientos de la órbita no coinciden con las predicciones? La respuesta puede ser que la teoría del Planeta Nueve no se sostiene en observaciones detalladas.

Nuestras observaciones con un estudio cuidadoso han descubierto KBO que no están confinados por el Planeta Nueve, y nuestras simulaciones muestran que el Cinturón de Kuiper debería contener órbitas diferentes a las que observamos si el Planeta Nueve existe. Deben invocarse otras teorías para explicar los KBO extremos de alto pericentro, pero no faltan las teorías propuestas en la literatura científica.

Muchos objetos hermosos y sorprendentes quedan por descubrir en el misterioso sistema solar exterior, pero no creo que Planet Nine sea uno de ellos.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.