Un nuovo metodo per cacciare pianeti minori ha scoperto più di cento mondi piccoli e distanti. E la nuova tecnica potrebbe persino aiutare a risolvere il mistero di Planet Nine.
Gli astronomi hanno scoperto 139 nuovi pianeti minori in orbita attorno al Sole oltre Nettuno, cercando tra i dati del Dark Energy Survey. Il nuovo metodo per individuare piccoli mondi dovrebbe rivelare molte migliaia di oggetti distanti nei prossimi anni, il che significa che questi primi cento o giù di lì sono probabilmente solo la punta dell’iceberg.
Nel loro insieme, i nuovi oggetti distanti, così come quelli a venire, potrebbero risolvere una delle domande più affascinanti della moderna astronomia: esiste un mondo enorme e misterioso chiamato Planet Nine in agguato nella periferia del nostro sistema solare?
Misteri oltre Nettuno
Nettuno orbita attorno al Sole ad una distanza di circa 30 unità astronomiche (AU; dove 1 AU è la distanza Terra-Sole). Al di là di Nettuno si trova la Cintura di Kuiper, una banda ricca di comete di oggetti rocciosi congelati (incluso Plutone) che detiene dozzine di centinaia di volte più massa della cintura di asteroidi. Sia all’interno della fascia di Kuiper che oltre il suo bordo esterno in orbita attorno a 50 UA, corpi distanti chiamati oggetti transnettuniani (TNO). Attualmente conosciamo quasi 3.000 TNO nel sistema solare, ma le stime avvicinano il numero totale a 100.000.
Dato che sempre più TNO sono stati scoperti nel corso degli anni, alcuni astronomi – tra cui Konstantin Batygin e Mike Brown di Caltech – hanno notato che un piccolo sottoinsieme di questi oggetti ha orbite peculiari. Sembrano raggrupparsi in modi inaspettati, come se un oggetto invisibile stesse radunando questi cosiddetti TNO estremi (eTNO) in orbite specifiche. Batygin e Brown – oltre ad altri gruppi, come quello guidato da Scott Sheppard del Carnegie Institution for Science – pensano che questi eTNO in orbita bizzarra indicano l’esistenza di un mondo vasto e distante chiamato Planet Nine.
Ipotizzato di essere da 5 a 15 volte la massa della Terra e di orbitare circa 400 UA (o più lontano) dal Sole, il Pianeta Nove proposto avrebbe un’attrazione gravitazionale sufficiente da poter orchestrare le orbite degli eTNO, facendoli raggruppare insieme mentre si avvicinano al Sole.
Il problema è che l’evidenza per Planet Nine è finora indiretta e scarsa. Potrebbe esserci qualcos’altro che spiega le orbite raggruppate, o forse i ricercatori sono inciampati su alcuni oggetti che hanno solo orbite simili. La scoperta di più TNO, in particolare oltre la Cintura di Kuiper, consentirà agli astronomi di trovare più indizi che potrebbero indicare la posizione del Pianeta Nove proposto o negarne del tutto l’esistenza. Dei 139 pianeti minori recentemente scoperti trovati in questo studio, sette sono eTNO, che è un’aggiunta significativa a un elenco che era numerato circa una dozzina solo pochi mesi fa.
Nuova fotocamera, nuovo metodo
I nuovi TNO sono stati trovati dagli astronomi dell’Università della Pennsylvania utilizzando i dati del Dark Energy Survey (DES), che inizialmente non era stato progettato per cercare pianeti minori distanti.
Ma Gary Bernstein, astronomo dell’Università della Pennsylvania e coautore del nuovo studio, è stato affascinato dai TNO da “prima che Planet Nine fosse una cosa” – e anche prima che l’esistenza della Cintura di Kuiper fosse confermata negli anni ’90. “Ogni volta che ho messo le mani su una nuova macchina fotografica o qualcosa che è un progresso tecnologico, sono uscito e ho cercato di capire come cercare oggetti transnettuniani con esso”, ha detto Bernstein ad Astronomia. “E DES, ovviamente, è la fotocamera più grande e migliore che abbiamo mai avuto.”
DES, uno sforzo internazionale per comprendere l’energia oscura, ha iniziato a osservare i cieli meridionali nel 2013, utilizzando una fotocamera estremamente sensibile montata sul telescopio Blanco da 4 metri nelle Ande cilene. Bernstein ha lavorato con l’astronomo Masao Sako e lo studente laureato Pedro Bernardinelli, entrambi all’Università della Pennsylvania, per adattare la data DES per l’identificazione dei TNO.
“Molte persone, quando cercano di trovare TNO, hanno un modo dedicato di guardare il cielo in cui scorrono immagini a poche ore di distanza e puoi vedere gli oggetti muoversi molto facilmente”, ha detto Bernardinelli a Astronomia. I dati DES non funzionavano in questo modo.
Bernardinelli ha dovuto progettare nuovi algoritmi in grado di identificare oggetti in movimento collegando i punti tra le immagini DES, aiutando a identificare la presenza di TNO. I ricercatori hanno quindi convalidato il loro algoritmo di individuazione dei movimenti contro noti TNO e hanno anche confermato che potevano filtrare oggetti falsi.
Innanzitutto, Bernardinelli ha analizzato solo un piccolo sottoinsieme dei dati DES. Ma quando applica il suo algoritmo al resto, si aspetta di trovare fino a 500 o più TNO. Quindi, se lo stesso metodo viene applicato ai dati provenienti da sondaggi ancora più sensibili all’orizzonte, come ad esempio dal nuovo Osservatorio di Vera C. Rubin, il gruppo prevede che le scoperte di nuovi TNO si contengano a migliaia. E con questi numeri, gli astronomi potrebbero finalmente ottenere una risposta definitiva al fatto che il nostro sistema solare stia ospitando o meno un pianeta gigante nelle sue distanti distanze.
“È un fantastico esempio di come un sondaggio progettato per un’area dell’astronomia – per studiare la storia dell’espansione dell’universo – possa anche produrre una grande scienza in un’area completamente non correlata”, ha detto Alexander Mustill, un astrofisico teorico dell’Università di Lund in Svezia, Astronomia.
La nuova ricerca è stata pubblicata il 10 marzo in The Astrophysical Journal Supplement Series.
Il quesito Planet Nine
Batygin, che sta ancora perseguendo la sua caccia a Planet Nine, definisce questo nuovo metodo per trovare i TNO “un’idea geniale”, aggiungendo che la ricerca ha scoperto nuovi oggetti che altrimenti non sarebbero stati scoperti per anni.
Sfortunatamente, i nuovi oggetti non portano ancora a qualcosa di conclusivo su Planet Nine. I ricercatori hanno pubblicato i primi risultati analizzando se le orbite dei sette nuovi eTNO supportano il modello di clustering che punta al Pianeta Nove, ma finora non hanno rivelato nulla.
“Se questo fosse il primo set di dati che è venuto fuori, allora nessuno avrebbe escogitato l’ipotesi Planet Nine perché non sembra esserci alcun raggruppamento [nelle orbite dei nuovi eTNO]”, afferma Sako. Tuttavia, aggiunge che ciò non confuta nemmeno l’esistenza di Planet Nine. Il loro metodo potrebbe scoprire altri eTNO che supportano il proposto Planet Nine o addirittura individuare l’oggetto stesso.
Ann-Marie Madigan, astronoma dell’Università del Colorado Boulder, afferma: “I TNO sono difficili da rilevare, e quindi ognuno di noi ci dice che c’è una popolazione sottostante molto più massiccia [di oggetti] là fuori”, dice . Più TNO scopriamo, più possiamo dire se ci sono prove per Planet Nine. O, in alternativa, se la teoria di Madigan sulla gravità collettiva di oggetti molto distanti elimina l’apparente necessità di un Pianeta Nove.
Storia del nostro sistema solare
Indipendentemente dal fatto che Planet Nine esista o meno, la comprensione delle orbite e delle proprietà dei TNO fornirà approfondimenti sulla storia dei pianeti giganti, o forse dei giganti passati che furono cacciati alla periferia del sistema solare durante i suoi primi anni.
“[TNOs] sono reliquie di quello che è successo nel sistema solare molto tempo fa”, afferma Bernstein. “Sono là fuori in cella frigorifera.”
