Dos años después, la búsqueda del mundo perdido de nuestro sistema solar es tan frenética como siempre, y el planeta putativo se está quedando sin lugares para esconderse.

El concepto de un artista del Planeta Nueve retroiluminado por el sol lejano. Se cree que este mundo está al acecho en las profundidades del sistema solar exterior, se predice que este mundo será varias veces la masa de la Tierra, con una atmósfera espesa que rodea un núcleo rocoso. Crédito: Caltech; R. Hurt (IPAC)

Han pasado poco más de dos años desde que los astrónomos de Caltech Mike Brown y Konstantin Batygin hicieron un reclamo explosivo : basándose en el movimiento orbital de objetos en el Cinturón de Kuiper, una región más allá de Neptuno que alberga a Plutón y otros cuerpos helados, debe haber un algo grande mucho más alejado, escondido salvo por sus sutiles tirones gravitacionales en el resto del sistema solar.

Las mejores modelos de Brown y Batygin colocan a este misterioso objeto a unas 10 veces la masa de la Tierra, tal vez 20 veces más lejos del Sol que Neptuno y actualmente a la deriva en lo que podría ser una órbita de 20,000 años en un parche cerca de la constelación de Orión.Brown y Batygin lo llamaron ” Planeta Nueve “, elevándolo a la posición que alguna vez tuvo Plutón (que fue degradado al estado de “planeta enano” en 2006, cuando Brown descubrió múltiples mundos similares a Plutón más allá de Neptuno). En cuestión de meses, un pequeño ejército de teóricos y observadores se había lanzado a la búsqueda, que, hasta el momento, ha quedado vacía. El Planeta Nueve permanece tercamente en ausencia.

Los planetas desconocidos lejos del sol no son una idea nueva; ellosaparecen perennemente en la astronomía. Tales afirmaciones se remontan al siglo XIX y fomentaron los descubrimientos de Neptuno y Plutón. Lo que hace diferente a Planet Nine es cuánto más sabemos ahora sobre el sistema solar exterior: un abismo vasto y estigio en el que aún es posible esconder un planeta, aunque cada vez es más difícil. Allí gire los trozos de restos congelados que quedaron de los primeros momentos de nuestro sistema solar. La gravedad de un gran planeta puede actuar como un pulgar en una escala, sutilmente pero modificando sustancialmente los movimientos de los llamados objetos transneptunianos (TNO). Mientras los astrónomos usan nuevos telescopios y otros instrumentos para mapear rápidamente esta última frontera del sistema solar, siguen encontrando lo que parece ser un agujero en forma de Planeta Nueve.

El planeta propuesto por Brown y Batygin explica fácilmente las rarezas orbitales observadas en algunas TNO. En su documento inicial, la pareja mostró cómo una población de TNO descubierta recientemente, que orbitaba de forma casi perpendicular al plano de los planetas conocidos, podía ser engatusada y mantenida allí por la gravedad de un mundo oculto y remoto. Otros TNO recién descubiertos se mueven en una filigrana reveladora de resonancias orbitales , perturbándose periódicamente unos a otros en una red de patrones complejos que insinúan interacciones adicionales con alguna gran masa no vista. La influencia gravitacional del Planeta Nueve podría incluso servir como una solución al antiguo misterio de por qué el eje del giro del sol se inclina seis grados hacia las órbitas de los planetas interiores.

Mike Brown (izquierda) y Konstantin Batygin (derecha) finalizan su primer artículo postulando la existencia de Planet Nine en esta foto de diciembre de 2015. FotografíaKonstantin Batygin

El Planeta Nueve también se alinea con una conciencia emergente de que los primeros días del sistema solar fueron un desastre caótico , en el cual la formación temprana de Júpiter y Saturno dispersaron mundos más pequeños y embrionarios hacia el sol o el vacío interestelar. En esta imagen, el Planeta Nueve podría haber sido un mundo saliente que atravesó suficientes escombros como para frenar y quedar atrapado en el interior solar. O podría haber sido un paria alienígena de otra estrella, gravitacionalmente capturado cuando vagaba demasiado cerca del nuestro. De manera indirecta, incluso podría ser responsable de nuestra existencia: dispersa hacia adentro en lugar de hacia afuera, podría haber alterado la órbita de la Tierra, evitando la génesis de la vida aquí.

Más allá, estudios de planetas que orbitan alrededor de otras estrellas han mostrado que los mundos más comunes en nuestra galaxia tienenun parecido pasajero con el supuesto Planeta Nueve llamado “super-Tierras” que están a mitad de camino entre la Tierra y Neptuno, y aparecen alrededor estrellas que examinamos Si Planet Nine es real, podría ser más que solo otro planeta en el bloque; podría ser el eslabón perdido entre nuestro sistema solar familiar y aquellos que ahora vemos en otras partes de la Vía Láctea.

“Intento no ser religioso sobre mis propios resultados. Es importante mantener un ojo escéptico “, dice Batygin. “Pero en realidad me siento más cómodo que hace dos años, porque la teoría aún se mantiene hermosa. Mientras más miramos, más vemos un sistema solar que no tiene sentido sin el Planeta Nueve “.

EL OBJETO MÁS MISTERIOSO DEL SISTEMA SOLAR

En los meses posteriores al anuncio, muchos de los buscadores más fervientes del Planeta Nueve (entre ellos el jefe Brown) predijeron que probablemente se encontraría para el final del invierno siguiente, es decir, por ahora. En enero de este año, Brown seguía siendo alcista : sobre la base de “cálculos estadísticamente rigurosos” que incorporaban todos los datos disponibles, solo hay una posibilidad de que el planeta no esté allí, esperando ser encontrado. En otras palabras, la mejor suposición de Brown es que Planet Nine tiene un 99.99 por ciento de probabilidad de ser real.

El astrónomo Scott Sheppard, un cazador de Planet Nine en la Carnegie Institution for Science, recientemente reveló las probabilidades en un 85 por ciento, una estimación consistente con su estilo de investigación más conservador. En 2014, dos años antes del bombardeo de Brown y Batygin (y con mucha menos fanfarria), el astrónomo del Observatorio Sheppard y Gemini, Chad Trujillo, publicó su propio reclamo de una súper-Tierra no descubierta en el sistema solar exterior.

El trabajo de Sheppard y Trujillo se refería a lo que podría ser -después del Planeta Nueve- el segundo objeto más misterioso del sistema solar: un TNO de 1,000 kilómetros de ancho llamado Sedna,descubierto en 2003 por Brown, Trujillo y otro colega.

Actualmente, las órbitas agrupadas de objetos en el cinturón de Kuiper más allá de Neptuno proporcionan la mejor evidencia para la existencia del Planeta Nueve. La órbita de Sedna (púrpura), así como las órbitas de varios otros objetos (rosa) sugieren que han sido expulsados ​​por el planeta hipotético (naranja). La influencia gravitacional del Planeta Nueve también podría explicar otra población de objetos (azul) que orbitan perpendiculares al plano del sistema solar. CréditoCaltech / R. Hurt (IPAC )

Sedna ocupa una extravagante órbita “excéntrica” ​​de 11.400 años: una elipse alargada que lo lleva más de 20 veces más lejos que Plutón, y nunca lo acerca más del doble de la distancia de Neptuno al sol. Tal órbita extrema es probablemente una cicatriz de un pasado violento, una señal de que hace mucho tiempo Sedna fue lanzada gravitacionalmente desde su círculo estándar hacia una nueva y salvaje trayectoria. En el sistema solar exterior, tales órbitas tienden a estar atadas en un extremo al planeta gigante que originalmente lo lanzó. Pero la de Sedna no estaba unida a Neptuno; parecía separada de todo, y nada más visto en órbita alrededor del sol compartía sus extrañas propiedades orbitales. Eso es hasta que Sheppard y Trujillo descubrieron un segundo objeto desapegado y excéntrico similar a Sedna (pero mucho más pequeño), 2012 VP113.

Un “Sednoid” podría haber sido un golpe de suerte; dos sugirieron la existencia de una gran población de objetos desprendidos apenas vislumbrada. ¿Como llegaron ahi? Una posibilidad, ofrecida desde el principio por Brown y otros, fue que tales órbitas extrañas provenían de un encuentro cercano casual con una estrella que pasa en la infancia de nuestro sistema solar. Pero un solo detalle oscuro hizo que Sheppard y Trujillo sugirieran que la causa era, en cambio, un planeta oculto: los Sednoids compartían una extraña alineación con varios otros TNO “extremos” recientemente denunciados. Todos vivían en órbitas excéntricas en un ángulo elevado con respecto al plano en forma de disco donde existen los planetas conocidos, recorriendo periódicamente ese plano en sus órbitas, y todos se abalanzaron sobre ese plano justo cuando se aproximaban más al sol. En el lenguaje arcano de la astronomía, se agruparon en torno a un “argumento de perihelio” común.

“Normalmente los argumentos del perihelio deben ser aleatorios, teniendo cualquier ángulo entre el rango completo de 0 a 360 posibles orientaciones. Pero estos fueron muy improbablemente agrupados “, recuerda Trujillo. “Una de las cosas que puede confinarlos en un rango estrecho como ese es la presencia de un planeta masivo más allá. … Scott y yo hicimos algunas simulaciones simples que sugerían que esta era una posibilidad, pero no entramos en mucho detalle: ¡estábamos básicamente informando sobre el descubrimiento del VP113 2012! ”

Dos años más tarde aparecieron los papeles de Brown y Batygin, basados ​​en el trabajo de Sheppard y Trujillo con cientos de simulaciones que predecían una masa y una órbita para el mundo posible: un “mapa del tesoro” para astrónomos que cazan planetas. La hipótesis del Planeta Nueve nació, junto con una rivalidad amistosa pero feroz que persiste hasta nuestros días.

“Esto es ciencia en su máxima expresión”, dice Sheppard. “Notamos que algo extraño sucedía y demostramos por qué podría deberse a un gran planeta. Luego construyeron sobre eso y realmente obtuvieron una órbita para esto. No creo que tengamos nada que probar, pero sería divertido encontrar el planeta. Quien sea que apunte su telescopio en el lugar correcto en el momento adecuado lo hará “.

UNA AGUJA EN UN ALMIAR CELESTIAL

La mayoría de los cazadores coinciden en que si el Planeta Nueve estuviera cerca del punto más cercano al sol, sería lo suficientemente brillante como para haber sido encontrado. En cambio, es probable que esté cerca del afelio, el barrido más externo de su órbita, donde se mueve más lento y por lo tanto pasa la mayor parte de su tiempo. Visto en el cielo de la Tierra, ahora podría aparecer como un pequeño punto algo más oscuro que una de las lunas medianas de Plutón, que se desliza casi imperceptiblemente sobre un telón de fondo estrellado. Ya se han encontrado TNO más débiles, lo que significa que el Planeta Nueve debería estar al alcance de muchos telescopios de todo el mundo. Pero, como lo dice Batygin, “la cantidad de bienes inmuebles disponibles para que el planeta se oculte es astronómicamente vasta”. Eso significa unos 400 grados cuadrados de cielo, o 2.000 veces el área cubierta por la luna llena.

Para tener una oportunidad decente para el descubrimiento dentro de este inmenso espacio, se necesita un espejo de luz muy grande para mirar profundamente hacia el cielo en busca de objetos oscuros y un amplio campo de visión para escanear grandes trozos de cielo en busca de una aguja. un pajar celestial. Solo unos pocos telescopios en el suelo (y ninguno aún en el espacio) se jactan de ambos.

Brown y Batygin utilizan la instalación más adecuada para esta búsqueda: el Telescopio Subaru de 8,2 metros en la cima de Mauna Kea, un volcán hawaiano dormido. Sheppard y Trujillo también lo hacen, mientras cubren sus apuestas con observaciones en varios otros telescopios grandes. Usando el nuevo Hyper Suprime-Cam de campo amplio y 870 megapíxeles de Subaru, cualquiera de los equipos puede cubrir el cielo de seis lunas llenas por imagen. Cada uno toma instantáneas del firmamento durante varias noches consecutivas, luego usa una computadora para buscar cualquier objeto no catalogado que lentamente cambie de posición.

La Vía Láctea y la constelación de Orión se elevan sobre el Telescopio Subaru sobre el volcán inactivo Mauna Kea en Hawai. Subaru es el principal observatorio que busca el Planeta Nueve, que se cree que se esconde en algún lugar de esta amplia franja de cielo. CréditoSebastian Egner, Telescopio Subaru y NAOJ

La búsqueda solo puede tener lugar en ciertas épocas del año, principalmente durante el otoño e invierno del hemisferio norte, cuando la región general donde podría vivir el Planeta Nueve está en el cielo. Así que estos rivales tienden a observar casi consecutivamente, un equipo que llega prácticamente cuando el otro está empacando para irse. Anteriormente, los dos equipos compartieron datos y dividieron la región de la encuesta en parcelas que uno u otro observarían. Pero ahora se mantienen para sí mismos, solapando ciegamente su monitoreo de cualquier pedazo de cielo dado, no por desconfianza sino simplemente para asegurar que la búsqueda colectiva sea lo más completa posible. En lugar de observar cualquier segmento dado del cielo una sola vez, los rivales están optando por ver a cada uno dos veces o más en virtud de su independencia.

El clima a gran altitud a veces comete fallas en las estrechas ventanas de observación, y las últimas sesiones de observación de ambos equipos en Subaru han sido decididamente de mala suerte. La nieve casi continua y el granizo borraron el cielo para Brown y Batygin en una infructuosa carrera en diciembre pasado; su última noche fue particularmente desalentadora, cuando una capa de hielo con forma de iglú congelada en el domo protector de Subaru les impidió incluso acceder al telescopio. En otro viaje en enero, el mal tiempo impidió que Sheppard y Trujillo realizaran el 70 por ciento de sus observaciones planificadas. Durante la última salida de Brown y Batygin en febrero, los persistentes vientos de gran altitud mancharon las estrellas en formas parecidas a las de una cacerola, reduciendo la búsqueda. “Me gustan los panqueques”, bromeó Brown en Twitter, “pero no tantos”. Plagado por el mal tiempo, lo que comenzó como un sprint hasta el final se ha convertido en un tramo más largo.

DE LOS ARCHIVOS

Uno de los conjuntos de datos más ambiciosos que ahora restringe los posibles escondites del Planeta Nueve no proviene de una búsqueda telescópica, sino del orbitador Cassini de la NASA en Saturno, que recientemente se sumergió en el planeta anillado después de una estancia de 13 años. Eso fue lo suficientemente largo como para que la nave espacial registrara cualquier perturbación leve que un planeta lejano pudiera inducir en el movimiento de Saturno alrededor del sol.Después del anuncio de Batygin y Brown, un equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, dirigido por el físico William Folkner, buscó tales anomalías en medio de los datos posicionales que Cassini transmitió durante su misión, pero no encontró ninguno . Esto significa que si el Planeta Nueve existe y tiene alrededor de 10 masas terrestres, debe estar en una órbita aún más larga y excéntrica que el pensamiento, y acercarse a un afelio tal vez el doble de lo previsto en 2016. Esa gran distancia lo igualaría más difícil de verAlternativamente, podría ser más pequeño que 10 masas de tierra y aún cerca de la órbita predicha canónica de Brown y Batygin.

O simplemente podría no existir.

“La posibilidad de que esto suceda es que el Planeta Nueve está muy lejos, y luego tenemos que esperar a una nueva generación de mejores telescopios para encontrarlo”, dice Batygin. “Otra posibilidad que trato de no pensar demasiado es que está en el plano galáctico”. Ese es el disco de la Vía Láctea que se asemeja a una columna vertebral resplandeciente a través del cielo nocturno. Una fracción de la órbita propuesta del Planeta Nueve pasa a través de esta región, donde el punto planetario, tenue y glacialmente rastrero, podría esconderse en una espesa niebla de estrellas de fondo.

Solo una instalación cercana al futuro puede perforar fácilmente el velo luminoso de la Vía Láctea: el Gran Telescopio Sinóptico de Exploración (LSST), un gigante de un observatorio con un espejo de campo amplio de 8.4 metros conectado a una cámara de tres gigapíxeles. Actualmente en construcción en Chile y listo para comenzar su estudio en 2022, durante las observaciones de cada noche el LSST capturará 20 terabytes de vistas panorámicas del cielo sobre sus cabezas para crear una película celestial de lapso de tiempo de profundidad y detalle sin precedentes. Su visión expansiva es probable que descubra cientos, si no miles, de TNO extremas adicionales, proporcionando una avalancha de datos duros para probar aún más la hipótesis de Brown y Batygin. Incluso si el Planeta Nueve es bastante tenue, particularmente lejano y frente al plano galáctico, la evidencia más crucial a favor o en contra de su existencia debería surgir de la colosal base de datos del LSST pocos años después del debut de la encuesta, suponiendo que no se haya encontrado antes entonces.

Mientras tanto, Cassini no es el único archivo de datos que se utiliza en la búsqueda en curso. Un equipo dirigido por el astrónomo David Gerdes en la Universidad de Michigan está tomando un enfoque diferente: buscar el planeta dentro de las imágenes acumuladas de la Encuesta de Energía Oscura (DES), un proyecto ahora en su quinto y último año. Diseñado para mapear un octavo del cielo nocturno, la visión de DES se superpone coincidentemente con la mejor estimación de Brown y Batygin para la ubicación celestial aproximada del Planeta Nueve. El caballo de batalla del proyecto es Dark Energy Camera, un instrumento de 570 megapíxeles con un campo de visión dos veces más grande que el de Subaru. Está montado en el Telescopio Victor M. Blanco de cuatro metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en los Andes chilenos, a una corta distancia del sitio de construcción del LSST. El equipo DES puede cubrir el doble de cielo que Subaru en cualquier instantánea dada. Pero debido a que su telescopio es aproximadamente la mitad del tamaño, debe tomar exposiciones mucho más largas, una situación que podría decirse que le da a Subaru una ligera ventaja.

El Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO) se sienta bajo una lluvia de estrellas en esta foto de larga exposición. Varios equipos usan instrumentos en el Telescopio Blanco de CTIO (domo más a la izquierda) para buscar el Planeta Nueve. Si el planeta sigue eludiendo a los astrónomos en la década de 2020, la última y mejor esperanza para encontrarlo será el Gran Telescopio de Levantamiento Sinóptico, una instalación que se está construyendo cerca de CTIO. CréditoReidar Hahn Fermilab

Otras búsquedas de archivos ampliamente similares se encuentran en diversas etapas de finalización, principalmente una supervisada por la Universidad de California, Berkeley, el astrofísico Peter Nugent utilizando datos de un pequeño telescopio en Palomar Observatory yotra del astrónomo de Berkeley Aaron Meisner y colegas utilizando datos de la NASA basado en el espacio de infrarrojo amplio Survey Explorer (WISE). Incluso hay un sitio web de “ciencia ciudadana”dedicado a permitir que cualquier persona, incluso usted, querido lector, analice a fondo las imágenes de WISE para el elusivo planeta. Y detrás de todas las observaciones, un vasto y diverso ecosistema de simulaciones numéricas zumba en poderosas supercomputadoras, tratando de reducir aún más la búsqueda del Planeta Nueve al modelar sus efectos gravitacionales en el sistema solar en escalas de tiempo de miles de millones de años .

“Estamos bombardeando el cielo para ver qué se cae”, dice Gerdes.”Dos años después, lo primero que podemos decir sobre Planet Nine es que no es una fruta fácil de conseguir, pero todavía estamos sacudiendo el árbol”.

SUPERANDO EL SESGO

Y así continúa la búsqueda, sostenida por un goteo constante de descubrimientos más pequeños: TNO con órbitas extrañas que parecen ajustarse a los patrones que los teóricos insisten en que un planeta así crearía.

Muchos provienen de la Encuesta de Orígenes del Sistema Solar Exterior (OSSOS), un proyecto recientemente completado que utiliza una cámara de 387 megapíxeles en el Telescopio Canada-France-Hawaii de 3,6 metros, que se encuentra cerca de Subaru en Mauna Kea. Durante su ejecución de cuatro años, OSSOS encontró varias nuevas TNO extremas al mirar fijamente a un pedazo de cielo de unos cien pies cuadrados. Seguramente, entonces, el pulgar metafórico del Planeta Nueve en la escala del sistema solar externo debería haber dejado huellas digitales en todos los datos de OSSOS. Y, de hecho, en un artículo publicado el verano pasado, el equipo de OSSOS anunció que tres de sus recién descubiertas TNO extremas eran consistentes con los patrones de agrupamiento que sustentan la hipótesis del Planeta Nueve, pero que una cuarta no lo era. Incluyendo este valor atípico en su análisis y contabilizando posibles sesgos en sus observaciones, el equipo concluyó que la agrupación TNO identificada por primera vez por Sheppard y Trujillo en 2014 podría ser ilusoria.

Es decir, debido a la estacionalidad de las carreras de observación y las inclemencias del tiempo en Mauna Kea y otros importantes observatorios de la cima de la montaña, OSSOS y otras encuestas podrían simplemente encontrar tiempos más difíciles en la región del cielo que respalda la hipótesis del Planeta Nueve. Y, dado que el número total de TNO extremas conocidas sigue siendo muy bajo -de 10 a 30, dependiendo de qué definiciones se usen-, la distribución verdadera y más típica de tales objetos solo se aclarará después de que se encuentren muchos más y cualquier sesgo contabilizado. “No podemos rechazar una distribución uniforme [de TNOs extremos] con nuestros nuevos descubrimientos”, dice Michele Bannister, astrónoma y miembro del equipo OSSOS en la Universidad de Queen’s en Belfast. “No podemos decir que no hay un Planeta Nueve, pero podemos decir que sus efectos propuestos no están presentes en un nivel estadísticamente significativo en nuestro conjunto de datos independiente. … Es cada vez más importante pedir que continúen ocultando un planeta de 10 Tierras-masa, ahora que todas estas encuestas se están completando “.

Sin embargo, pocos o ninguno de los destacados cazadores del Planeta Nueve se ven influidos. Brown y Batygin rechazan la implicación del equipo de OSSOS de que otras búsquedas de TNO no son confiables debido a sesgos vagamente definidos y señalan que incluso si los sesgos son desenfrenados, sus efectos deberían promediarse cuando se consideren colectivamente encuestas con metodologías ampliamente divergentes. Si todas las encuestas menos una (OSSOS) muestran clustering, dicen que la agrupación es probablemente genuina.

Gerdes, el líder de la búsqueda de archivo de DES, reconoce que todas las encuestas actuales tienen cierto grado de sesgo observacional que debe ser cuidadosamente explicado. Pero él dice que el jurado todavía está deliberando sobre su significado. De acuerdo con el análisis más reciente de su equipo , hay solo un pequeño porcentaje de posibilidades de que las alineaciones orbitales que han observado entre los TNO extremos ocurrieran en ausencia del Planeta Nueve.”¿Es ‘un tanto por ciento’ grande o pequeño?”, Pregunta Gerdes.”Depende de tu definición: si hubiera pocas probabilidades de lluvia, continuarías con el picnic. Si un pequeño porcentaje de todos los vuelos aéreos se estrellara, nunca subirías a un avión “.

Si el premio es un nuevo planeta, y con él una comprensión completamente nueva del sistema solar, incluso los detractores del Planeta Nueve reconocen que una posibilidad significativa de fracaso justificaría el riesgo. “Tienes que ser más cuidadoso en torno a las hipótesis más atractivas”, dice Bannister. “Son seductores porque son hermosos”. Sería encantador-sorprendente-tener un planeta extra para estudiar. Lo observaríamos con todos nuestros telescopios.Escribimos propuestas para enviar naves espaciales muy rápidamente.Pero no podemos olvidar que estamos hablando de un ámbito del sistema solar que todavía es muy difícil de explorar. Debemos tener cuidado con lo que los datos intentan decirnos, porque estamos mapeando el fondo “.

Independientemente de si el Planeta Nueve existe o no, dice Bannister, su historia en desarrollo es realmente una historia de descubrir cómo llegó a ser realmente nuestro pequeño rincón del cosmos. “Vamos a escribir el libro de historia de nuestro sistema solar en función de lo que descubramos en los próximos años, y ya está claro que el sistema que vemos hoy no es como se formó”, dice. “Eso no cambiará si tenemos nueve planetas en lugar de ocho”.