logo

A LA RECERCA DEL PLANETA MISTERI

PODRIA haver-hi un desè planeta al nostre sistema solar? La idea no és tan estranya com sembla. Durant anys, els científics han estat explorant el cel a la recerca de proves del 'Planeta X', com s'anomena, amb l'esperança que pugui explicar fenòmens tan diversos com el moviment irregular dels planetes exteriors, la desaparició sobtada dels dinosaures i la influència. de cometes. {Vegeu el quadre.} Fins ara, l'objecte -- si n'hi ha un -- els ha eludit. Però la hipòtesi segueix sent seductora, igual que els misteris celestes que van impulsar la recerca.

L'Horitzó Ampliació

Mercuri, Venus, Mart, Júpiter i Saturn es coneixen des de l'antiguitat. Visible a simple vista, el seu moviment va ser vist pels antics grecs, que els anomenaven planetes, 'vagabunds'. Urà va ser descobert per Sir William Herschel l'any 1781, perquè va detectar que era borrosa, no estel·lar, en aparença i que es movia respecte a les estrelles.

Al principi es va suposar que el moviment planetari era regular. Però el 1846, l'astrònom francès Urbain Le Verrier i l'anglès John Adams van comparar de manera independent les observacions d'Urà amb la seva efemèride --una taula calculada que descriu la posició d'un cos en un moment determinat-- i van trobar discrepàncies significatives. Per explicar la variació, van predir que hi havia d'haver un altre planeta la força gravitatòria del qual estava afectant el moviment d'Urà. Les diferències entre les posicions calculades i observades eren d'aproximadament 100 segons d'arc, grans segons els estàndards astronòmics. (Un segon és 1/360 d'1 grau; el sol i la lluna tenen uns diàmetres aparents d'uns 1800 segons d'arc.) Tots dos homes van tenir problemes per interessar els seus companys astrònoms; però finalment LeVerrier va convèncer l'astrònom alemany Johann Galle per mirar. La predicció era tan precisa que la primera nit Galle va detectar el planeta ara conegut com Neptú.

Una percepció similar va portar més tard al descobriment de Plutó. A principis d'aquest segle, Percival Lowell i W. C. Pickering van analitzar les posicions observades i predites d'Urà i Neptú, i van trobar diferències per a Urà d'uns 5 segons d'arc. Van concloure que hi havia d'haver un altre planeta, o planetes, al sistema solar. El 1930, després de la mort de Lowell, es va iniciar una nova recerca més intensa i es va trobar Plutó a prop de la posició que havia predit.

Però el descobriment va generar un misteri. La predicció de Lowell es basava en un planeta molt més allunyat del sol i molt més massiu (sis vegades la massa de la Terra) que Plutó. La influència gravitatòria d'un planeta sobre un altre està determinada per la massa i la distància. La manera fàcil i precisa de determinar la massa d'un planeta és a partir del moviment d'un satèl·lit. Però l'únic satèl·lit conegut de Plutó no es va descobrir fins a l'any 1978. Segons el coneixement que tenim avui, Plutó només té una massa de cinc centèsima part de la Terra, massa petit per ser capaç de pertorbar Urà de manera detectable. No obstant això, Plutó es va descobrir molt a prop de la ubicació prevista, ja sigui per casualitat o per proximitat a un cos desapercebut i molt més pesat.

Plutó, també, varia de la seva posició prevista; però les dades són massa escasses per ser concloents. Plutó és un objecte de 15a magnitud (un objecte de 2a magnitud és 2,51 vegades més feble que un de 1a magnitud, i així successivament) i, per tant, 10.000 vegades massa feble per ser vist sense un telescopi. Les observacions només estan disponibles des de 1914: 70 anys d'un període orbital de 248. Aquestes observacions tenen una incertesa d'aproximadament un segon d'arc. Aquest rang d'incertesa, combinat amb el curt període d'observació, fa que sigui impossible calcular una efemèride precisa.

Les observacions de Neptú, però, cobreixen el període des de 1846 fins a l'actualitat, o 141 anys dels 165 anys del planeta. Aquestes observacions han estat ajustades per efemèrides sense dificultat, però amb un aspecte desconcertant: aproximadament 10 anys després que s'hagi calculat una efemèride, Neptú ja no apareix a les ubicacions previstes. Això ha passat repetidament des de 1900 i continua avui. Ningú sap per què. Potser un planeta X està desviant Neptú del seu curs. Però també és possible que les observacions coincideixin amb les prediccions quan hagin cobert un període orbital complet. Hi ha tres observacions prèvies al descobriment de Neptú, una el 1613 per Galileu (possiblement inexacte) i dues el 1795 per J.J. Lalande, que va registrar diferències en l'ascensió recta (és a dir, la ubicació en el pla de l'equador) d'aproximadament 12 segons d'arc, però sense diferències en la declinació (posició perpendicular al pla equatorial).

Més important encara, Urà continua mostrant irregularitats en l'ascensió recta. Cap efemèride no s'adaptarà als gairebé 300 anys d'observacions, ni fins i tot als des de 1830, quan les millores significatives en l'astronomia van fer que les dades fossin molt més precises. Com que Urà té un període orbital d'uns 80 anys, les dades cobreixen gairebé dues òrbites completes. Si s'utilitzen observacions d'un sol període orbital, es pot calcular una efemèride que s'ajusti a aquestes observacions. Però els mateixos càlculs no s'ajustaran a les dues òrbites. De nou, això podria ser el resultat d'alguna força externa. Però també podria ser que les observacions anteriors al 1900 estiguessin subjectes a un error sistemàtic.

Hi ha altres dues anomalies desconcertants al sistema solar exterior. Un és Neptú, que té dos satèl·lits: un gran i proper, conegut com a Tritó, i l'altre petit i més llunyà, anomenat Nereida. El moviment orbital de la Nereida és en la mateixa direcció que el dels planetes i la majoria dels altres satèl·lits. Però Tritó es mou en sentit contrari. En general es creu que els planetes es formen quan un núvol de gas i pols remolins es col·lapsa i es condensa per la força de la seva pròpia gravetat; per tant, tots giren de la mateixa manera. Per contra, se suposa que si un satèl·lit es mou en sentit invers, ha d'haver estat 'capturat' pel camp gravitatori del planeta. Una altra anomalia és Plutó. El seu moviment és tan excèntric que la seva òrbita es troba dins de l'òrbita de Neptú. (En l'actualitat, Plutó està més a prop del sol que Neptú.)

Òrbites nefastes

És possible que un planeta X hagi alterat el sistema de satèl·lits de Neptú i hagi provocat el moviment inusual de Plutó? I si és així, com podríem determinar la seva posició?

El problema és difícil. L'efecte d'un planeta sobre un altre és proporcional a la massa i inversament proporcional al quadrat de la distància; per tant, com més lluny està un objecte, més massa és necessària per provocar els mateixos efectes. Així, quan els científics intenten calcular la possible ubicació d'un planeta, no poden determinar sense ambigüitats la seva distància i massa. A més, com que el moviment angular disminueix amb la distància, no podem determinar amb precisió la seva velocitat o període orbital. Per tant, les dades d'observació només es poden utilitzar per determinar una ubicació aproximada, massa, distància o moviment. {veure il·lustració}

Tot i així, podem extrapolar una òrbita per al Planeta X de tal manera que expliqui les irregularitats en els moviments dels planetes exteriors. Aquesta òrbita no hauria de ser molt excèntrica, és a dir, no circular o el·líptica.

El pla de l'òrbita del planeta X podria ser semblant als altres planetes, o podria estar més inclinat (inclinat en angle) respecte a l'eclíptica, que és el pla de l'òrbita de la Terra. La manca de discrepàncies en les observacions de la declinació argumenta per un planeta en el pla de l'eclíptica. L'historial de cerques anteriors indica la possibilitat d'una òrbita inclinada, que també augmentaria les separacions entre el Planeta X i els planetes exteriors. Un planeta així podria explicar els errors sistemàtics entre les ubicacions observades i calculades d'Urà. Podria millorar la nostra capacitat de predir el moviment de Neptú. Depenent de la seva òrbita, podria proporcionar una altra peça en el trencaclosques dels moviments de Neptú, els seus satèl·lits i Plutó.

No és probable, però, que expliqui els moviments dels cometes de llarg període o l'extinció dels dinosaures. Una òrbita prou gran per pertorbar els cometes hauria de ser extremadament excèntrica, portant el planeta X lluny del sol en un extrem d'una llarga el·lipse. Tot i així, alguns científics ho consideren possible.

racions de fruites al dia

Nemesis and Enigmes

Altres fan la hipòtesi d'una estrella, anomenada Nèmesis, que és una companya binària del nostre sol i en una òrbita molt excèntrica. Podria apropar-se prou com per pertorbar els cometes i fer-ne que entrin grups al sistema solar interior en un moment donat, explicant així la desaparició dels dinosaures. Nemesis tindria un període orbital molt llarg, de manera que el seu efecte sobre els planetes exteriors seria molt lleu durant el període de 200 anys del qual disposem de dades fiables. El seu efecte principal seria al baricentre del sistema solar, el punt al voltant del qual es mouen el sol i els planetes. L'efecte és prou petit que no es podria detectar en les observacions actuals. Així, Nèmesis no ens donaria una explicació per a les discrepàncies en els moviments dels planetes exteriors.

Una altra hipòtesi possible és la incompletitud en el nostre coneixement, o aplicació, de la teoria de la relativitat o la llei universal de la gravetat. Hi ha una vella pregunta sobre els efectes gravitatoris: són instantanis com un efecte de camp, o hi ha un retard de temps proporcional a la distància? S'ha considerat un problema resolt a favor de l'efecte de camp, però l'evidència recent de mesures precises basades en la Terra reobre el problema.

Cap al 1900 es va reconèixer que el moviment observat de Mercuri era diferent dels càlculs. En aquest cas, es va plantejar la hipòtesi d'un planeta dins de Mercuri i es van fer cerques durant els eclipsis de sol. Fins i tot es va reclamar un descobriment, tot i que mai es va confirmar. L'explicació real va ser la Teoria de la Relativitat General d'Einstein, que explicava el moviment observat del periheli de Mercuri. De la mateixa manera, podria haver-hi alguna cosa que provoqui el moviment inexplicable d'Urà i Neptú. Això podria explicar l'efecte observat, però no és probable que expliqui l'aparició de cometes ni la desaparició dels dinosaures.

Es pot predir la ubicació del planeta X? Grups de l'Observatori Naval dels Estats Units a Washington i de Teledyne-Brown Engineering a Huntsville, Alabama, estan intentant calcular l'òrbita i la ubicació actual del planeta, utilitzant observacions tant d'Urà com de Neptú. Aquests càlculs són molt més difícils que els que prediuen Neptú pel seu efecte sobre Urà. Les variacions sistemàtiques que s'observen ara són molt més petites que les d'Urà fa 140 anys; de fet, no són molt més grans que les incerteses observacionals. A més, s'espera que el període orbital del planeta X sigui molt més gran que el de Neptú, probablement 500 i possiblement 1.000 anys. Això al seu torn requereix un període d'observació molt més llarg.

Un altre problema: qualsevol solució produeix realment dues posicions en direccions oposades al cel. De la mateixa manera que no es pot saber si la lluna està per sobre o sota els peus quan és la marea alta, també hi ha una ambigüitat a l'hora de buscar planetes que falten. La resolució d'aquesta qüestió depèn d'altres factors que la solució que dóna el millor resultat numèric formal. (Per exemple, un resultat situa el planeta a l'àrea cercada a Lowell; l'altre no.) Tampoc sabem exactament quina és la massa de Neptú, i sense això és molt més difícil repartir les influències de Neptú i Planeta. X a Urà.

Quina és la probabilitat de trobar el Planeta X? El 1929, Clyde Tombaugh va començar una recerca a l'Observatori Lowell que va donar lloc al descobriment de Plutó el 1930. Va continuar aquesta recerca fins al 1946 cobrint gran part del cel per objectes tan febles com la magnitud 16. Hi ha parts del cel que no va cobrir, i és possible que el planeta sigui més feble que la magnitud 16. Pot ser que sigui molt fosc. Jàpet, un satèl·lit de Saturn, té un costat fosc i un costat clar. Els anells d'Urà són molt més foscos del que s'esperava. El cometa Halley és més fosc que el carbó.

L'evidència pot provenir d'una de les diverses naus espacials de la NASA en marxa. L'Infrared Astronomical Statelite (IRAS), llançat el 1983, va examinar el cel per detectar objectes que irradien llum infraroja, indicatiu de matèria sòlida. Com que un planeta estaria molt més a prop i més càlid que la majoria de les altres fonts, hauria de semblar relativament brillant. L'única manera que es podria detectar, però, és pel seu moviment respecte als estels; i donada la diferència de temps entre les observacions i la precisió en la determinació de posicions, la possibilitat de detecció és marginal. No obstant això, les dades de l'IRAS encara s'estan estudiant.

A més, ara dues naus espacials Pioneer viatgen en diferents direccions a la part exterior del sistema solar. Monitoritzant els senyals de ràdio d'aquestes naus espacials, els científics són capaços de calcular els seus moviments i velocitats utilitzant el coneixement de les posicions i masses de tots els planetes. A mesura que aquestes naus espacials van més enllà del sistema solar, poden tenir una major sensibilitat a la distància, direcció i massa de qualsevol planeta addicional (sempre que, per descomptat, viatgen en la direcció correcta). La NASA ha anunciat recentment que, fins ara, els Pioners no han detectat cap moviment inexplicable.

I les cerques tradicionals a terra del Planeta X continuen. Els astrònoms de l'Observatori Lowell estan mirant ara amb els resultats de Teledyne i ja s'ha realitzat una enquesta des de l'Observatori Palomar de Califòrnia. Des de l'Observatori Naval de Washington s'han fet diverses petites cerques; un altre està en marxa des de l'estació de l'Observatori Naval de Black Birch a Nova Zelanda. Fins ara només hi ha una cosa segura: hi ha molt de cel per cobrir, fins i tot amb una bona conjectura, i ningú pensa que serà fàcil.

Si té una òrbita relativament normal, el camp gravitatori del Planeta X podria explicar la pertorbació dels planetes exteriors. Si l'òrbita és extremadament excèntrica, podria viatjar prou lluny per afectar el vol dels cometes.

1. El gas i la pols, girant lentament en un núvol enorme, s'uneixen per la gravetat de la seva bata.

2. A mesura que el núvol s'ensorra, gira més ràpidament i els elements sòlids es formen en grups.

3. La massa es condensa en forma de disc. La calor al centre augmenta fins que es forma una estrella. Els cúmuls sòlids creixen més grans, formant planetes en el pla del disc.