スコットシェパードは、カーネギー研究所の地球磁気学部門（ワシントンDCにある研究施設）で働くために徒歩で約15分かかります。この研究施設は、1904年に地球の磁場をマッピングする遠征を支援するために設立されました。 今日、キャンパスには、シェパードを含むすべての分野の惑星科学者がホストされています。シェパードは、極外側の太陽系の天体を研究しています。 彼は、歩行中に最高のアイデアを得ることができ、交差点に悩まされることが多いと言います。交差点では、説明のつかない建設的な方法で心がさまようのを防ぐのに十分な注意が必要です。 シェパードは、大きな未発見の惑星がPl王星をはるかに超えて太陽の周りを周回していると確信していることを考えると、朝の散歩中に彼の心がさまよう場所しか想像できない。
惑星9または惑星Xと呼ばれる巨大な惑星は、私たちが見つけることができなかったほど長い距離に存在するという考えは、手がかりを空をスキャンする世界中の天文学者がいます。 太陽系で最も遠い天体のいくつかを発見したシェパードは、これらの小惑星の軌道経路が仮想惑星9の重力の影響によって形成される可能性が最も高いと考えています。そして今日、彼のチームはさらに別の発見を発表しました非常に遠い小惑星-太陽系で平均距離で2番目に遠い既知の物体-まだ発見されていない巨大な惑星のグリップに宇宙岩の特徴的なマークがあります。
「一世紀に一度、私たちは惑星を見つけますよね？ だから、再びそれを見つける時です」とシェパードは言います。
ゴブリン
正式に2015 TG387と呼ばれる新しいオブジェクトは、Inner Oort Cloudオブジェクトまたは極端な超ネプチューン天体（ETNO）として知られる特別なクラスの天体で軌道を周回します。 発見チームによって「ゴブリン」と呼ばれている岩と氷の塊は、現在太陽から約80天文単位（AU）、またはPl王星の平均距離の約2倍です。 しかし、ゴブリンは非常に細長い軌道を移動し、太陽系の最外部に到達し、40, 000年の太陽の周りの旅で2, 300 AUまでループします。
しかし、物体の遠日点、または太陽から最も遠い点が興味深いので、ゴブリンはおそらく近日点または最も近い点でさらに興味深いでしょう。 直径約300キロメートル（Pl王星のサイズの約7分の1）と推定される小惑星は、65 AU（60億マイル）まで接近します。 シェパードは、その最も近いアプローチが実際にはまったく近くないため、ゴブリンは木星や海王星などの巨大な惑星の重力の影響をほとんど受けないと述べています。
「それは巨大な惑星の近くのどこにも決して来ません」と彼は言います。 「そこにとどまるこれらのオブジェクトは3つだけです。」
新しい極小惑星2015 TG387とその仲間のインナーオールトクラウドオブジェクト2012 VP113とセドナの軌道は、他の太陽系と比較して。 2015 TG387は、その仮称にTGが含まれており、オブジェクトがハロウィーンの近くで最初に見られたため、発見者によって「ゴブリン」と呼ばれました。 2015 TG387は、2012 VP113またはSednaよりも大きな半長軸を持っています。つまり、軌道から最も遠い地点（2300 AU前後）で太陽からはるかに遠くに移動します。 （ロベルト・モラー・カンダノサとスコット・シェパード、カーネギー科学研究所提供） 他の2つはセドナと2012 VP113で、それぞれ76 AUと80 AUのペリヘリアがありますが、ゴブリンほど遠くまで移動することはありません。 一緒に考えると、これらの3つのオブジェクトは、遠い領域の食欲をそそる画像を生成し始めます。 それらは太陽系の残りの部分から切り離されており、その影響を受けませんが、それらはすべて空の同じ部分に現れます。
「セドナを見て、VP113を見て、これらの非常に遠い軌道を持つ他の極端なオブジェクトをいくつか見ると、それらはすべて非常に似ています」とシェパードは言います。 「それらはすべて、空の同じ部分に集まっており、すべて同じ場所で近日点、つまり太陽に最も近いアプローチになります。そして、あなたはそれが空を横切ってランダムであると期待するでしょう。 …だから、これらのオブジェクトをこれらのタイプの軌道にシェファーしているので、もっと大きな惑星があると私たちは考えています。」
他の小惑星は、平均距離で最も遠い既知の物体である2014 FE72のように、極端な距離を周回しますが、巨大な惑星の近くでスイングする傾向があります。 2014 FE72は、たとえば、最も近いアプローチでapproach王星よりも太陽に近づくことができます。 これらの天体の説得力のある説明は、それらはある地点でガス巨人の1つに近づきすぎて極端な距離に投げ出され、ほぼ完全に排出されたということです。しかし、これが起こると、岩の天体はそこから彼らは放り出された。
ゴブリン、セドナ、2012 VP113に関しては、他の何かが彼らを孤独な軌道に閉じ込めてしまいました。
未発見の惑星の影
数万年ごとに極端な距離でゆっくりと太陽を回っている未発見の巨大惑星の存在の可能性は、あなたが尋ねる人によって異なります。 彼の側では、数十の小惑星、彗星、月を発見したシェパードは、惑星9のオッズを約80または85％に置くでしょう。そして彼は最も楽観的でさえありません。
「私の自信は約99.84％です」と、カリフォルニア工科大学の惑星天体物理学者および助教授であるKonstantin Batygin氏は言います。 Batyginは、外側の太陽系の理論モデルを作成して、惑星9のヒントを検索し、さまざまなグループに集まっている多数の小惑星の数と、多数の軌道因子の影響を計算します。 カリフォルニア工科大学の同僚であるマイケルブラウンとの2016年の論文は、おそらく惑星9の最も強力な事例を示しており、これらのオブジェクトのグループ化がランダムに発生する確率はわずか1％であると結論付けました。
「このボディは巨大な新しい追加です」とバティギンはゴブリンについて語っています。 「Planet 9のケースを非常に強化します。」
65 AUの2015 TG387と太陽系の既知の惑星との比較。 土星は10 AUで見ることができ、地球はもちろん1 AUです。これは、測定値が太陽と私たちの地球との間の距離として定義されているためです。 （ロベルト・モラー・カンダノサとスコット・シェパード、カーネギー科学研究所提供） 他の人はそれほど自信がありません。 「85パーセントのレベルには行きません。 矛盾する証拠があります」と、ゴブリンを発見したチームの一員であったハワイ大学の天文学者、デイビッド・ソレンは言います。 彼は、13年以上にわたって土星を周回し、外側の太陽系の力学と力を測定したカッシーニ宇宙船を指しています。 「それは世の中の他のものの非常に敏感な検出器として機能し、そのデータの分析は、[Planet 9]の証拠が見当たらないことを示唆しています。」
しかし、Planet 9の仮説を購入しなくても、ほとんどの天文学者は、説明されていない何かがゴブリンのような物体を太陽系から引き離していることに同意します。 いくつかの理論は、45億年以上前に他の星が近くに形成された太陽の初期の形成中に、接近した恒星の遭遇の極端な重力がこれらの物体を引き離し、「化石化」軌道、シェパードに残したかもしれないことを示唆しています言う。 あるいは、これらの小惑星の多くは、自己重力と呼ばれるプロセスを介して数百万年にわたって互いの軌道に影響を与えることができ、徐々に互いを徐々に微調整します。
「（もしあれば）セドナやこの新しい天体のようなこれらの小惑星の多くは、もちろん互いに重力を及ぼします」とコロラド大学ボールダーの天体物理学の助教授であるアン・マリー・マディガンは言います。遠方の太陽系オブジェクトの自己重力のモデルを研究しています。 彼女は、これらの小惑星は「内部の太陽系から遠く離れており、巨大な惑星やそのようなものがあるため、これらの[自己重力]力は実際に非常に強力である可能性がある」と言います。 …そこに余分な惑星は必要ありません。」
マディガンは、楕円軌道の長軸に似た「ペリヘリアの経度」に沿った整列など、自己重力が遠方の小惑星の軌道についてすべてを説明できないことを認めています。 また、考慮すべき他の「外部の力」もあると、シェパードは、銀河の潮流など、銀河系の中心にある超巨大ブラックホールを含む天の川のすべての集合的な重力です。 惑星9の存在を予測する理論はこれらの影響のすべてを考慮に入れますが、未知のプロセスも同様に作用する可能性があります。
「これは素晴らしいことです」と、英国のクイーンズ大学ベルファストの惑星天文学者で、2013年から2017年にかけて840の遠方の小惑星を検出した外太陽系起源調査（OSSOS）を率いたミシェルバニスターは言います。 「私たちには、この人口を説明しようとするこのようなさまざまな理論があります。 これは、良好で健康的なアクティブフィールドの兆候です。」
検索の絞り込み
シェパードは、ゴブリン、セドナ、2012 VP113のクラスター化を海王星とPl王星の関係と比較しています。 海王星はPl王星の軌道を通過しますが、2つの惑星体は、海王星の3軌道ごとに2回Pl王星を旋回させる重力関係（共鳴と呼ばれる）に固定されているため、互いに近づくことはありません。 海王星がどこにあるのかわからない場合は、Pl王星をよく観察して巨大な惑星を特定できます。 3つの非常に遠い小惑星は、惑星9とのこのような安定した関係に固定されませんが、同様の重力関係が発生する可能性があります。
しかし、小惑星が惑星9と重力ダンスをしている場合、それは大きな惑星が遠い、つまり太陽からおよそ1, 000 AUの軌道の遠日点に近いことを意味する可能性があります。 惑星9の大きさ（存在する場合は地球の2〜4倍）の大まかな考えしかありません。また、反射する光の量を判断する方法がないため、検索が非常に困難です。 ゴブリンのようなより小さな遠方の物体を見つけることができた唯一の理由は、それらが最も近いアプローチに近く、彼らが影の中に飛び出す前にほんの一瞬だけ見えるからです。
2015年10月13日にハワイのマウナケア山頂にあるスバル8メートル望遠鏡で撮影された2015 TG387の発見画像。約3時間間隔で撮影されました。 2015 TG387は、中心付近の画像間を移動しているのを見ることができますが、はるかに遠い星や銀河は静止しています。 画像はスコット・シェパードによって提供されています。 （画像はスコット・シェパード提供） 「彼らの軌道の99パーセント、我々はそれらを見つけられないだろう」とシェパードは言う。 「だから、私たちは氷山の一角を見つけるだけです。」
惑星9の狩りは、今のところ深刻なデータ不足に苦しんでいます。 特に小さな惑星のサンプルサイズが小さい場合、特に数千個が存在する可能性がある場合、統計的な結論を引き出すことは困難です。 「これらの検出のいずれもが、膨大で目に見えない人口を意味します」とバニスターは言います。 「そのため、観測バイアスは、その巨大な目に見えない人口の存在、その軌道が空間をどのように形作るのか、そしてそれらによって形作られている、または形作られた可能性のあるものについてあなたが描く結論に本当に影響を与えます。」
ゴブリンは2015年にハワイのマウナケアにある日本の8メートルのすばる望遠鏡によって最初に発見されましたが、小惑星は遠く離れているため、軌道ができる前にチリとアリゾナの望遠鏡で3年間の追跡観測が必要でした。計算され、その真の経路と距離が明らかになります。 いくつかの追加の小惑星が発見されており、天文学者が軌道パラメータを改良すると、巨大惑星がどこに隠されているのかがわかります。
ハワイのマウナケアにあるすばる望遠鏡。 （ウィキメディアコモンズ/ CC 2.0） 「惑星9が1日の終わりにそこにあるかどうか、そして私がやった数学が正しいか間違っているかの事実は、実際にこの問題全体の美しく魅力的な側面です」とバティギンは言います。 「これは、死ぬまで推測できる問題の1つではありません。 …今後10年間は十分な時間だと思います。」
すばるのような望遠鏡や、大型車のサイズの3.2ギガピクセルの世界最大のデジタルカメラを搭載する大規模なSynoptic Survey Telescope（LSST）などの新しい天文台での空の継続的な調査は、さらに多くのオブジェクトを発見します太陽系の理解が深まるにつれて。 ガイア宇宙望遠鏡からの2番目のデータリリースなどの追加の天文学の仕事は、銀河の歴史を通じて星の動きのモデルを改良し、非常に遠い小惑星の制約をさらに強化します。
このすべての作業が惑星9の発見につながる場合、シェパードは「それは科学の勝利になるでしょう」と言います。
