Dokuzuncu Gezegen hipotezi

Güneş Sistemi'nin dış sınırında, Neptün'ün ötesinde dolanan buzlu cisimler var. Bunların en uzaktakilerine uç Neptün ötesi cisimler (ETNO) denir. 2010'ların başında gökbilimciler bu cisimlerin yörüngelerinde tuhaf bir düzen fark etti: yörüngeler rastgele yönlerde değil, belirli bir yönde kümelenmiş görünüyordu.

Böyle bir hizalanmanın bilinen bir sebebi yok. Bir açıklama, dışarıda henüz görülmemiş büyük bir cismin kütleçekimiyle bu yörüngeleri çobanlık ettiği: Dokuzuncu Gezegen. Başka bir açıklama, hizalanmanın gerçek olmadığı — gözlem yanlılığından doğan bir yanılsama olduğu.

Hipotez bugün "kuramsal" statüsünde duruyor. Gezegen gözlenmediği sürece "varlığı tamamen tahmine dayalı kalır".

Nasıl gündeme geldi?

Hikâye, dış Güneş Sistemi'nde tuhaf yörüngeli cisimlerin bulunmasıyla başladı. 2003'te keşfedilen cüce gezegen Sedna, Neptün'ün etkisinden kopmuş, "ayrık" bir yörüngede dolaşıyordu; bu, bilinmeyen kütleli bir tedirgin edici cisim olabileceği yönünde spekülasyonlara yol açtı.

2014'te ikinci bir sednoid, 2012 VP₁₁₃, Sedna'ya benzer bir yörüngede bulundu. Aynı yıl Chad Trujillo ve Scott S. Sheppard, ETNO'ların yörünge kümelenmesine yol açan bilinmeyen bir gezegen önerisini ilk kez ortaya attı; mekanizma olarak Kozai etkisini düşünüyorlardı.

2016'nın başında Konstantin Batygin ve Michael Brown (Caltech), bu fikri ayrıntılı bir hipoteze dönüştürdü. Altı ETNO'nun yörüngelerinin dikkat çekici biçimde hizalı olduğunu gösterdiler ve "bu hizalanma birleşiminin rastlantı olma olasılığının yalnızca %0,007" olduğunu hesapladılar. Üstelik cisimlerin günberi argümanları 318° ± 8° civarında kümeleniyordu — Kozai mekanizmasının tek başına öngördüğü 0° ya da 180° değerlerinde değil. Bu, farklı bir çobanlık mekanizmasının iş başında olduğunu düşündürüyordu.

Öngörülen gezegen nasıl bir şey?

Tahminler zaman içinde epey değişti; modelin öngörüsü hangi cisim kümesinin kullanıldığına ve yanlılık düzeltmelerine duyarlı.

• 2019: yarı-büyük eksen 400-500 AB; dış-merkezlik 0,15-0,3; kütle ≈ 5 Dünya kütlesi; eğim ≈ 20°.
• 2021: Batygin ve Brown, yanlılık düzeltmeleriyle yeniden çözümledi; kümelenmenin "%99,6 güven düzeyinde anlamlı kaldığını" bildirdi. Yarı-büyük eksen 380 (+140/−80) AB; kütle 6,2 (+2,2/−1,3) Dünya kütlesi.
• 2025: Amir Siraj ve arkadaşları kütleyi 4,4 ± 1,1 Dünya kütlesi, yarı-büyük ekseni 290 ± 30 AB olarak daralttı; eğim 6,8° ± 5,0°, dış-merkezlik 0,29 ± 0,13, günberi 200 ± 50 AB, günöte 370 ± 30 AB.

Yörünge dönemi 4.940 (+790/−750) yıl. Görünür parlaklığı yaklaşık 21. kadir olarak tahmin ediliyor — büyük teleskopların ulaşabileceği bir parlaklık, ama gökyüzünde nereye bakılacağı belirsiz ve cisim yavaş hareket ettiği için diğer soluk cisimlerden ayırt edilmesi zor.

Verileri göster

Kütle	4,4 ± 1,1 Dünya kütlesi
Yarı-büyük eksen	290 ± 30 AB
Günberi uzaklığı	200 ± 50 AB
Günöte uzaklığı	370 ± 30 AB
Yörünge dönemi	4.940 yıl
Yörünge eğimi	6,8° ± 5,0°
Dış-merkezlik	0,29 ± 0,13
Görünür parlaklık	≈ 21. kadir

Aramalar: şimdiye kadar hiçbir şey

Gezegen birden fazla gözlemevi ve gökyüzü taramasıyla arandı; hiçbiri bulamadı. WISE ve devamı olan NEOWISE kızılötesi taramalarında işaret yok. Pan-STARRS taramalarında yok. Subaru Teleskobu'nun 8 metrelik aynasıyla yürütülen hedefli aramalar sürüyor. Karanlık Enerji Taraması (DES) 316 yeni Neptün ötesi cisim keşfetti, ama kümelenme kanıtı bulamadı.

En ciddi karşı veri OSSOS (Outer Solar System Origins Survey) taramasından geldi. 800'den fazla Neptün ötesi cismi gözleyen tarama, gözlem yanlılıklarını düzelttikten sonra "kümelenme için kanıt olmadığı" sonucuna vardı.

Karşı görüşler

Hipotezin eleştirisi iki koldan geliyor: kümelenmenin gerçek olmadığı ve gerçekse başka bir sebebi olduğu.

Gözlem yanlılığı

Gökbilimciler gökyüzünü eşit olarak taramaz. Teleskopların baktığı yönler, hava koşulları, mevsimler ve gözlem programları belirli bölgeleri kayırır. Eğer bu kayırma, belirli yörünge yönlerindeki cisimlerin daha kolay bulunmasına yol açıyorsa, "kümelenme" gerçek değil seçim etkisidir.

Cory Shankman ve arkadaşlarının benzetimleri, kümelenmenin "daha çok cisim keşfedildikçe kaybolacak geçici bir olgu" olduğunu ve rastlantı olasılığının yaklaşık %1,2 civarında kaldığını gösterdi. OSSOS ekibinden Samantha Lawler'a göre hipotez "ayrıntılı gözlemler karşısında ayakta kalmıyor"; 14 cisim yerine 800 cisimlik örneklem, önceki sonuçlarla çelişiyor.

Gezegen yerine disk

Ann-Marie Madigan ve meslektaşları, hizalanmanın bir gezegen olmadan da üretilebileceğini öne sürüyor: kütleli bir planetesimal kuşağının kendi kütleçekimi, "eğim kararsızlığı" denen bir süreçle benzer bir hizalanma yaratabilir. Bunun için kuşakta yaklaşık 20 Dünya kütlesi madde bulunması gerekiyor.

Gezegen yerine kara delik

Jakub Scholtz ve James Unwin (2019), tedirginliklerin kaynağının bir gezegen değil, erken evrenden kalmış ilksel bir kara delik olabileceğini öne sürdü. Kütlesi birkaç Dünya kütlesi olan böyle bir cisim, tenis topundan küçük olur ve ışık yansıtmazdı — mevcut aramaların onu bulamamasının sebebi bu olabilirdi.

Genel kuşku

Alanın dışından bakan bazı yazarlar — örneğin Ethan Siegel — bilim insanlarının çoğunun Dokuzuncu Gezegen'in var olmadığını düşündüğünü belirtiyor. Hipotezin kurucuları ise daha iyimser: Brown 2016'da var olma olasılığını %90 olarak tahmin etmiş, Greg Laughlin ise %68,3 demişti.

Nasıl çözülecek?

Tartışmanın çözümü, daha fazla ve daha az yanlı veriye bağlı. Bunun için en umut verici araç Vera C. Rubin Gözlemevi ve onun on yıllık gökyüzü taraması (LSST). Benzetimler, Rubin'in "Dokuzuncu Gezegen'in varlığı ya da yokluğu için güçlü kanıt sağlayabileceğini", ayrıca kütleli disk gibi alternatif açıklamaları da sınayabileceğini gösteriyor.

Rubin'in katkısı iki yönlü olacak. Birincisi, cisim gerçekten varsa ve öngörülen parlaklık aralığındaysa doğrudan bulunabilir. İkincisi — belki daha önemlisi — tarama, gökyüzünü sistemli ve hesaplanabilir bir yanlılıkla taradığı için, bulunan Neptün ötesi cisimlerin yörünge dağılımındaki kümelenmenin gerçek olup olmadığı istatistiksel olarak sağlam biçimde test edilebilir.

Kısaca

• Dokuzuncu Gezegen hipotezi, uç Neptün ötesi cisimlerin yörünge hizalanmasını açıklamak için öne sürülmüş görülmemiş bir gezegeni varsayar.
• Trujillo ve Sheppard 2014'te fikri attı; Batygin ve Brown 2016'da ayrıntılı hipoteze dönüştürdü.
• 2025 tahminlerine göre kütlesi 4,4 ± 1,1 Dünya kütlesi, yarı-büyük ekseni 290 ± 30 AB, dönemi yaklaşık 4.940 yıl.
• WISE, Pan-STARRS, Subaru ve Karanlık Enerji Taraması aramalarında bulunamadı.
• OSSOS taraması, 800'den fazla cismi yanlılık düzeltmesiyle inceledikten sonra kümelenme kanıtı bulamadı.
• Alternatif açıklamalar: gözlem yanlılığı, kütleli bir planetesimal diskinin kendi kütleçekimi, ilksel bir kara delik.
• Vera C. Rubin Gözlemevi'nin on yıllık taraması, hipotezi lehte ya da aleyhte kesin biçimde sınayabilecek.
• Gezegen görülmediği sürece hipotez tahmine dayalı kalıyor.