Die plot verdik in die soeke na die negende planeet

'n Paar teoretiese fisici rapporteer dat dieselfde waarnemings wat die soektog na 'n negende planeet inspireer, eerder bewyse binne die sonnestelsel kan wees van 'n gewysigde swaartekragwet wat oorspronklik ontwikkel is om die rotasie van sterrestelsels.

Navorsers Harsh Mathur, 'n professor in fisika aan die Case Western Reserve University, en Katherine Brown, 'n medeprofessor in fisika aan Hamilton College, het die bewering gemaak nadat hulle die effek wat die Melkweg-sterrestelsel op voorwerpe in die buitenste sonnestelsel sou hê, bestudeer het, indien die swaartekragwette is beheer deur 'n teorie bekend as Modified Newtonian Dynamics (of MOND).

MOND stel voor Isaac Newton se beroemde wet van swaartekrag is tot op 'n punt geldig. Dit wil sê, wanneer die gravitasieversnelling wat deur Newton se wet voorspel word, klein genoeg word, laat MOND toe dat 'n ander gravitasiegedrag oorneem.

Die waarnemingsukses van MOND op galaktiese skale is waarom sommige wetenskaplikes dit as 'n alternatief vir "donker materie" beskou, die term wat fisici gebruik om 'n veronderstelde vorm van materie te beskryf wat gravitasie-effekte sal hê, maar geen lig uitstraal nie.

"MOND is regtig goed om waarnemings op galaktiese skaal te verduidelik," het Mathur gesê, "maar ek het nie verwag dat dit merkbare uitwerking op die buitenste sonnestelsel sou hê nie."

Hulle werk is onlangs in The Astronomical Journal gepubliseer.

'n 'Opvallende' belyning

Mathur en Brown het MOND se effek op galaktiese dinamika voorheen bestudeer. Maar hulle het in MOND se meer plaaslike uitwerking begin belangstel nadat sterrekundiges in 2016 aangekondig het dat ’n handvol voorwerpe in die buitenste sonnestelsel orbitale afwykings getoon het wat deur ’n negende planeet verklaar kan word.

Orbitale eienaardighede het voorheen tot historiese ontdekkings gelei: Neptunus is ontdek deur sy gravitasie-sleep op die bane van nabygeleë voorwerp, die minuut presessie van Mercurius het vroeë bewyse gelewer ter ondersteuning van Einstein se teorie van algemene relatiwiteit, en sterrekundiges het onlangs baandinamika gebruik om af te lei die teenwoordigheid van 'n supermassiewe swart gat in die middel van ons sterrestelsel.

Brown het besef MOND se voorspellings kan in stryd wees met die waarnemings wat die soektog na 'n negende planeet gemotiveer het. "Ons wou sien of die data wat die Planet Nine-hipotese ondersteun, MOND effektief sal uitsluit," het sy gesê.

In plaas daarvan het Mathur en Brown gevind dat MOND voorspel presies groepering wat sterrekundiges waargeneem het. Oor miljoene jare, redeneer hulle, sou die wentelbane van sommige voorwerpe in die buitenste sonnestelsel in belyning met die sterrestelsel se eie gravitasieveld gesleep word.

Toe hulle die wentelbane van die voorwerpe van die Planet Nine-datastel teen die sterrestelsel se eie gravitasieveld geplot het, "was die belyning treffend," het Mathur gesê.

Die skrywers waarsku dat die huidige datastel klein is en dat enige aantal ander moontlikhede korrek kan blyk te wees; ander sterrekundiges het aangevoer die orbitale eienaardighede is byvoorbeeld die gevolg van waarnemingsvooroordeel.

"Ongeag die uitkoms," het Brown gesê, "lig hierdie werk die potensiaal vir die buitenste sonnestelsel uit om as 'n laboratorium te dien om swaartekrag te toets en fundamentele probleme van fisika te bestudeer."

bron: Case Western Reserve University. "Plot thickens in hunt for ninth planet." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 October 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231005135607.htm>.