Um novo planeta menor chamado "o Goblin" é o segundo objeto conhecido mais distante no sistema solar
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SCott Sheppard leva cerca de 15 minutos para ir trabalhar no Departamento de Magnetismo Terrestre da Carnegie Institution, uma instalação de pesquisa em Washington, DC, fundada originalmente em 1904 para apoiar expedições para mapear o campo magnético da Terra. Hoje, o campus abriga cientistas planetários de todas as disciplinas, incluindo Sheppard, que estuda os corpos celestes do sistema solar externo extremo. Ele diz que obtém suas melhores idéias enquanto caminha e que ele é comumente incomodado com interseções, que exigem atenção suficiente para evitar que a mente vagueie dessa forma inexplicavelmente construtiva. Considerando que Sheppard está convencido de que um planeta grande e não descoberto orbita o sol bem além de Plutão, só podemos imaginar onde sua mente vagueia durante suas caminhadas matinais.
A idéia de que um planeta massivo, chamado Planeta 9 ou Planeta X, existe a uma distância tão grande que não conseguimos encontrar astrônomos em todo o mundo, buscando pistas em busca de pistas. Sheppard, que descobriu alguns dos objetos mais distantes do sistema solar, acredita que os caminhos orbitais desses planetas menores são mais provavelmente moldados pela influência gravitacional de um hipotético Planeta 9. E hoje, sua equipe anunciou a descoberta de mais um outro planeta. planeta menor extremamente distante - o segundo mais conhecido objeto do sistema solar por distância média - que novamente carrega a marca distintiva de uma rocha espacial nas garras de um planeta gigante ainda não descoberto.
“Uma vez por século, encontramos um planeta, certo? Então, é hora de encontrar um novamente ”, diz Sheppard.
The Goblin
O novo objeto, oficialmente chamado de 2015 TG387, orbita com uma classe especial de corpos celestes conhecidos como objetos Inner Oort Cloud, ou objetos trans-netunianos extremos (ETNOs). O corpo de rocha e gelo, apelidado de "o Goblin" pela equipe de descoberta, está atualmente a cerca de 80 unidades astronômicas (UA) do Sol, ou cerca de duas vezes mais longe que a distância média de Plutão. No entanto, o Goblin viaja em uma órbita altamente alongada que leva ao extremo extremo do nosso sistema solar, chegando a 2.300 UA durante sua jornada de 40.000 anos ao redor do sol.
Mas, por mais intrigante que seja o afélio do objeto, ou seu ponto mais distante do sol, o Goblin talvez seja ainda mais interessante para seu periélio, ou seu ponto mais próximo. O planeta menor, que é estimado em cerca de 300 quilômetros de diâmetro (cerca de um sétimo do tamanho de Plutão), chega apenas a 65 UA (seis bilhões de milhas). Como sua aproximação mais próxima não está realmente próxima, Sheppard diz que o Goblin é pouco afetado pela gravidade dos planetas massivos como Júpiter e Netuno.
"Nunca chega perto de onde os planetas gigantes são", diz ele. "Há apenas três desses objetos que ficam lá fora."
Os outros dois são Sedna e 2012 VP113, que têm periélia de 76 e 80 AU, respectivamente, embora nunca viajem tão longe quanto o Goblin. Quando considerados juntos, esses três objetos começam a produzir uma imagem tentadora de seu reino distante. Eles são dissociados do resto do sistema solar, imunes à sua influência, e ainda assim todos aparecem na mesma parte do céu.
“Se você olhar para Sedna, e olhar para o VP113, e você olhar para alguns dos outros objetos extremos com essas órbitas muito distantes, todos eles são muito semelhantes”, diz Sheppard. “Todos eles estão agrupados na mesma parte do céu, todos eles chegam ao periélio - sua aproximação mais próxima ao sol - no mesmo lugar, e você esperaria que isso fosse aleatório no céu. … É por isso que achamos que existe um planeta maior por aí, porque está conduzindo esses objetos para esses tipos de órbitas. ”
Outros planetas menores orbitam a distâncias extremas, como a FE72 de 2014, que é o objeto mais distante conhecido pela distância média, mas eles tendem a se aproximar dos planetas gigantes. 2014 FE72 pode ficar mais perto do sol do que Plutão na sua aproximação mais próxima, por exemplo. Uma explicação convincente para esses objetos é que eles vagaram muito perto de um dos gigantes gasosos em algum ponto e foram lançados a distâncias extremas, quase ejetados inteiramente - mas quando isso acontece, os objetos rochosos tendem a circular de volta para perto do ponto de de onde eles foram lançados.
Quando se trata do Goblin, Sedna e VP113 de 2012, algo mais os aprisionou em uma órbita solitária, alinhada, mas separada de nossa pequena vizinhança de planetas.
A sombra de um planeta não descoberto
Quão provável é a existência de um planeta massivo não descoberto, circundando lentamente o sol a cada dezenas de milhares de anos a distâncias extremas, depende de quem você pergunta. De sua parte, Sheppard, que descobriu dezenas de planetas menores, cometas e luas, colocaria as probabilidades do Planeta 9 em cerca de 80 ou 85% - e ele nem é o mais otimista.
"Minha confiança é de cerca de 99,84%", diz Konstantin Batygin, astrofísico planetário e professor assistente do Instituto de Tecnologia da Califórnia. Batygin cria modelos teóricos do sistema solar externo para buscar indícios do Planeta 9, analisando os números em vários planetas menores que se agrupam em vários grupos e as influências de dezenas de fatores orbitais. Seu trabalho de 2016 com o colega da Caltech, Michael Brown, talvez tenha sido o caso mais forte para o Planeta 9, concluindo que havia apenas uma fração de um por cento de probabilidade de que os agrupamentos desses objetos ocorressem aleatoriamente.
"Este corpo é uma nova adição enorme", diz Batygin do Goblin. “Isso fortalece muito o caso do Planeta 9.”
Outros não são tão confiantes. “Eu não iria para o nível de 85%. Existem linhas conflitantes de evidências ”, diz David Tholen, um astrônomo da Universidade do Havaí que fez parte da equipe que descobriu o Goblin. Ele aponta para a sonda Cassini, que orbita Saturno por mais de 13 anos, medindo a dinâmica e as forças do sistema solar externo. "Isso serve como um detector muito sensível de outras coisas por aí, e a análise desses dados sugere que não vemos nenhuma evidência para [Planeta 9]".
Mas mesmo que não comprem a hipótese do Planeta 9, a maioria dos astrônomos concorda que algo inexplicável está arrancando objetos como o Goblin do sistema solar. Algumas teorias sugerem que durante a formação inicial do sol, há mais de 4,5 bilhões de anos, quando outras estrelas se formavam próximas, a gravidade extrema de um encontro estelar próximo poderia ter arrancado esses objetos e deixado em uma órbita "fossilizada", Sheppard. diz. Alternativamente, talvez exista um número suficiente destes planetas menores que eles possam influenciar as órbitas uns dos outros ao longo de muitos milhões de anos, através de um processo chamado auto-gravitação, gradualmente empurrando um ao outro mais e mais.
“[Se houver] muitos desses planetas menores como Sedna e esse novo objeto, é claro que eles exercem forças gravitacionais uns sobre os outros”, diz Ann-Marie Madigan, professora assistente de astrofísica na Universidade do Colorado, em Boulder, estuda modelos de auto-gravitação em objetos distantes do sistema solar. Ela diz que esses planetas menores estão “tão distantes do sistema solar interior, com os planetas gigantes e coisas assim, essas forças [da autogravidade] podem na verdade ser extremamente poderosas. … Você não precisa de um planeta extra lá fora. ”
Madigan admite que a autogravidade não pode explicar tudo sobre as órbitas dos planetas menores distantes, como o alinhamento ao longo de sua " longitude de periélia ", semelhante aos principais eixos das órbitas elípticas. E há outras "forças externas" a serem consideradas também, diz Sheppard, como a maré galáctica - a força gravitacional coletiva de tudo na Via Láctea, incluindo o buraco negro supermassivo em seu centro. Teorias que predizem a existência do Planeta 9 levam em conta todas essas influências, mas um processo desconhecido também pode estar em jogo.
"Isso é ótimo", diz Michele Bannister, um astrônomo planetário da Queen's University de Belfast, no Reino Unido, que liderou a Pesquisa de Origens do Sistema Solar Outer (OSSOS) de 2013 a 2017, que detectou 840 planetas menores distantes . “Temos toda essa variedade de teorias que tentam explicar essa população. Este é o sinal de um bom campo ativo saudável ”.
Restringindo a pesquisa
Sheppard compara o agrupamento do Goblin, Sedna e VP113 de 2012 a uma relação entre Netuno e Plutão. Embora Netuno atravesse o caminho orbital de Plutão, os dois corpos planetários nunca se aproximam porque estão presos a uma relação gravitacional - conhecida como ressonância - que faz com que Plutão orbite duas vezes a cada três órbitas de Netuno. Se você não sabia onde estava Netuno, poderia identificar o planeta gigante observando Plutão de perto. Embora os três planetas menores extremamente distantes não estivessem presos a uma relação tão estável com o Planeta 9, uma relação gravitacional semelhante poderia estar ocorrendo.
Se os planetas menores estão em uma dança gravitacional com o Planeta 9, no entanto, isso pode significar que o grande planeta está longe, muito longe - perto do afélio de sua órbita, cerca de 1.000 UA do Sol. Temos apenas uma idéia aproximada do tamanho do Planeta 9 - entre duas e quatro vezes a da Terra, se existir - e não há como determinar quanta luz ele reflete, o que torna incrivelmente difícil de procurar. A única razão pela qual conseguimos encontrar objetos distantes menores, como o Goblin, é porque eles estão próximos de sua aproximação mais próxima, visíveis apenas por um instante de tempo estelar antes de voltarem para as sombras.
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"Noventa e nove por cento da sua órbita, nós não encontrá-los", diz Sheppard. "Então, acabamos de encontrar a ponta do iceberg."
A busca pelo Planeta 9 sofre de uma séria falta de dados - por enquanto. É difícil tirar conclusões estatísticas com um tamanho de amostra tão pequeno de planetas menores, especialmente quando milhares provavelmente existem. "Cada uma dessas detecções implica uma vasta população invisível", diz Bannister. "E assim, preconceitos de observação podem realmente afetar as conclusões que você tira sobre a existência dessa vasta população invisível, e quais formas suas órbitas ocupam no espaço, e o que potencialmente elas estão sendo moldadas ou que poderiam ter sido moldadas."
O Goblin foi descoberto pela primeira vez em 2015 pelo telescópio japonês Subaru de 8 metros em Mauna Kea, no Havaí, mas o planeta menor está tão longe que foram necessários três anos de observações com telescópios no Chile e Arizona antes que sua órbita pudesse ser calculado, revelando seu verdadeiro caminho e distância. Vários planetas menores adicionais foram descobertos, e quando os astrônomos refinam seus parâmetros orbitais, eles terão uma idéia melhor de onde o planeta massivo está escondido - se em qualquer lugar.
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“O fato de que o Planeta 9 está, no final do dia, lá ou não, e a matemática que fiz é certa ou errada, é na verdade um aspecto lindamente atrativo de todo esse problema”, diz Batygin. “Esse não é um desses problemas em que você pode especular sobre isso até você morrer. … Eu acho que os próximos 10 anos são bastante tempo. ”
Pesquisas contínuas do céu com telescópios como o Subaru e novos observatórios como o Grande Telescópio de Levantamento Sinótico (LSST) - que terá a maior câmera digital do mundo a 3,2 gigapixels, aproximadamente do tamanho de um carro pequeno - descobrirão ainda mais objetos À medida que nossa compreensão do sistema solar cresce. Trabalhos adicionais de astronomia, como o segundo lançamento de dados do telescópio espacial Gaia, ajudam a refinar nossos modelos dos movimentos das estrelas ao longo da história da galáxia, estreitando ainda mais as restrições sobre os planetas menores extremamente distantes.
Se e quando todo esse trabalho levar à descoberta do Planeta 9, Sheppard diz: "será um triunfo da ciência".
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