Astronomové stále hledají na hranicích Sluneční soustavy planetu Devět

Hypotéza velké planety Devět (či 9), jak byla prozatímně pojmenována, se poprvé objevila v roce 2016 a přišli s ní tenkrát astronomové Konstantin Batygin a Michael E. Brown, kteří pracují v Kalifornském technologickém institutu.

Oba se snaží existenci této planety prokázat dodnes - a proto stále shromažďují další a další důkazy, bohužel však zatím jen nepřímé. Přímé pozorování, a tedy i objev takového tělesa totiž vyžadují velmi silné přístroje a pokročilé pozorovací a analytické metody.

Takto vzdálená planeta by totiž vyzařovala velmi málo světla odraženého od Slunce, navíc většinou v (pro nás neviditelné) infračervené nebo mikrovlnné oblasti, a pohybovala by se vůči hvězdnému pozadí velice pomalu.

Kvůli nepřítomnosti přímých důkazů je zatím většina astronomů vůči hypotéze „planety 9“ skeptických.

Pokud jde o planetu Devět, nacházíme se zatím stále v té první fázi, kdy sice tušíme, že něco na hranici Sluneční soustavy „nehraje“, ale nevíme co. Celá záležitost může totiž mít i alternativní vysvětlení.

Neznámá planeta Devět podle Batygina a Browna natolik gravitačně dominuje oblasti Kuiperova pásu, že byla schopna jakoby „zahnat“ nebo rezonančně „srovnat do latě“ nejméně šest objektů, které se pohybují za dráhou planety Neptun (tzv. transneptunických objektů, TNO). Jejich výrazně eliptické dráhy směřují všechny podobným směrem a svírají navíc podobný úhel se základní rovinou Sluneční soustavy (ekliptikou), ve které se pohybuje většina planet.

Obvykle se afélia (nejvzdálenější body od Slunce) eliptických oběžných drah samovolně pomalu stáčejí kolem Slunce, a to různými rychlostmi. Proto je divné, že dotyčné dráhy tak dokonale udržely „sevřenou formaci“, když by měly být v rámci všech úhlů rozptýleny víceméně náhodně.

Tento jev se již v roce 2016 astronomům podařilo vysvětlit právě na základě modelu, který obsahuje jako nezbytnou součást gravitační sílu neznámé planety Devět, jejíž perihelium (nejbližší bod eliptické dráhy kolem Slunce) se nachází na opačné straně než perihelia jí ovlivňovaných objektů Kuiperova pásu.

To sice neznamená, že by pozorovaná data nebylo možno vysvětlit také nějak jinak, je to však poměrně dost nepravděpodobné. Nicméně někteří astronomové tento závěr zpochybňují a místo toho tvrdí, že shlukování drah TNO je způsobeno pozorovacím zkreslením, které je důsledkem obtížného pozorování a systematického sledování těchto objektů.

Další možností je hypotéza, že místo Newtonovy gravitace v praxi Sluneční soustavy funguje trochu odlišná, tzv. modifikovaná teorie gravitace, čímž dané jevy vysvětlíme i bez další planety.

Působení planety Devět však vysvětluje i atypické dráhy některých těles typu trpasličí planety Sedna. Tento model navíc předpověděl existenci další třídy těles na velmi exotických drahách, kolmých jak ke směru eliptické dráhy planety Devět, tak zcela kolmých na rovinu ekliptiky. A skutečně, astronomové objevili pět těles, jejichž dráhy mají právě tento charakter.

Další nepřímé důkazy přinesli Batygin, Brown a další v článku z letošního dubna, v němž se zaměřili na objekty, jejichž pohyb je nestabilní, protože interagují s oběžnou drahou planety Neptun. Jejich nestabilita znamenala, že příslušná analýza byla mnohem složitější. Nejlepším vysvětlením jejich existence a charakteru jejich drah je podle autorů právě to, že pocházejí z jiné planety, odpovídající planetě Devět. Upozornil na to nedávno i list The Independent.

Jejich tým provedl řadu simulací, které obsahovaly vliv různých faktorů na vývoj oběžných drah těchto objektů. Kromě silného vlivu obřích planet v jejich okolí, jako je např. Neptun, započítali i jemné gravitační vlivy přicházející k nám z Mléčné dráhy nebo vliv hvězd, které se v minulosti přiblížily ke Sluneční soustavě.

„Nejlepší vysvětlení statisticky poskytl model, který zahrnoval planetu 9,“ řekl Batygin.

Sice existují i jiná vysvětlení pro chování těchto objektů – včetně domněnky, že jiné dnes v daných místech chybějící planety kdysi také ovlivňovaly jejich oběžnou dráhu –, ale přesto právě model zahrnující planetu Devět zůstává podle autorů nejlepším vysvětlením.

Práce z posledních let přinesly vylepšenou sadu předpovědí i pro oběžnou dráhu a odhad hmotnosti planety Devět. V knize z roku 2021 Batygin a Brown navíc ukázali, jak gravitace planety Devět může „rozmrazit“ oběžné dráhy objektů tzv. vnitřního Oortova oblaku (hypotetické mračno komet – pozn. red.) a nasměrovat je blíže ke Slunci, např. do oblasti vnějšího Kuiperova pásu.

Více dat budeme mít v ruce, až svoji činnost zahájí observatoř Very C. Rubin, která bude mít k dispozici velký celooblohový dalekohled o průměru 8,4 metru a „pochytá“ tak mnoho objektů najednou.

Ta se v současné době buduje v Chile, a až začne pracovat, bude schopna skenovat velmi efektivně a přesně právě vzdálené a málo jasné transneptunické objekty.

Co se týká oné neznámé „Devítky“, podle Batygina a Browna by to měla být „Superzemě“, možná kamenné či pevné jádro bývalého plynného obra, asi 5-10krát těžší než Země. Pravděpodobně půjde o zmrzlý a velmi temný svět. Podle badatelů by měla obíhat Slunce po eliptické dráze ve vzdálenostech 340 až 560 AU (jedna astronomická jednotka AU má velikost zhruba 149,6 milionů km a odpovídá střední vzdálenosti Země od Slunce).

Zároveň odhadují, že by její oběžná dráha měla mít sklon cca 16 stupňů vzhledem k rovině Sluneční soustavy. Její oběžná doba by měla činit asi něco mezi 10–20 tisíci let.

Taková vzdálenost je dnes pro nás ohromující a zatím bohužel spíše málo dosažitelná současnými přístroji a metodami pozorování. Doposud nejvzdálenější objekt Sluneční soustavy, který jsme pozorovali, je těleso přezdívané FarFarOut o velikosti 400 km. Pozorujeme ho ve vzdálenosti 132 AU od Slunce. Pro představu Neptun obíhá Slunce ve vzdálenosti cca 30 AU.

Planetární vědci Patryk Sofia Lykawka z japonské Kindai University a Takaši Ito z výzkumného centra National Astronomical Observatory of Japan však přišli s trochu jinou variantou, podle které by pozorované chování transneptunických objektů mohla vysvětlit i přítomnost menší terestrické planety, více podobné Zemi, alespoň pokud jde o velikost. Obíhala by také o něco blíže – ve střední vzdálenosti mezi 250 až 500 AU.

Podle Batygina a Browna by planeta Devět mohla být jádrem obří planety, která byla vyvržena ze své původní bližší oběžné dráhy Jupiterem, a to v průběhu vzniku Sluneční soustavy.

Jiní se domnívají, že planeta by mohla pocházet od jiné hvězdy, tj. že byla kdysi toulavou planetou. Nebo že se zformovala na ještě vzdálenější oběžné dráze a byla vtažena na současnou excentrickou dráhu kolem procházející hvězdou. Další autoři se domnívají, že nejde o planetu, ale o primordiální černou díru (o stejné hmotnosti) z počátku vesmíru, a proto ji nevidíme.

Ačkoli přehlídky oblohy, jako jsou WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) a Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), neodhalily planetu Devět, nevyloučily zatím dokonce ani existenci objektu typu Neptunu ve vnější části Sluneční soustavy. Dokud však nebude planeta 9 pozorována, její existence zůstává čistě hypotetická.

Myšlenka další neznámé planety na okraji Sluneční soustavy není nová. Podobné vážné spekulace, založené na modelech nebeské mechaniky, se objevily mezi astronomy v roce 2014. V prosinci roku 2015 dokonce skupina astronomů interpretovala některá pozorování soustavy radioteleskopů v poušti Atacama (ALMA) jako mikrovlnné záření neznámé planety, pohybující se na okraji Sluneční soustavy. A také jiné fyzikální modely předpověděly existenci páté velké planety, kterou mohly gravitační vlivy jiných velkých planet „vyhodit“ na okraj soustavy. Zatím však mohou astronomové kalkulovat pouze s přibližnou drahou hypotetické planety Devět a oblastmi, kde se může nejspíše vyskytovat, její konkrétní pozici v daném čase neznají.

Přestože úroveň našich pozorovacích zařízení stále roste, otázka, zda jsme v naší soustavě objevili všechna velká tělesa, je stále na místě. Stoprocentní jistotu totiž nemáme.