惑星9ではなく氷のような素材のディスクは、外太陽系の奇妙な動きを説明しているかもしれません

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プラネット9はありますか、ありませんか？私たちの太陽系の郊外に、遠くの物体の動きを説明するのに十分な質量を持つ惑星の道がありますか？または、氷のような素材のディスクは責任がありますか？実際の惑星9の直接の証拠はまだありませんが、十分な質量を持つ何かが遠方の太陽系天体の軌道に影響を与えています。

新しい研究は、氷のような物質の円盤が太陽系の外側の天体の奇妙な動きを引き起こすこと、そしてそれらの動きを説明するために別の惑星を発明する必要がないことを示唆しています。研究は
ベイルート・アメリカン大学のジハード・トーマ教授、
Antranik Sefilian、ケンブリッジ応用数学および理論物理学科の博士課程の学生。それらの結果は、天文ジャーナルに掲載されています。

太陽系の最も遠いところにある別の惑星のアイデアは魅力的なものです。それは私たち全員の冒険家を活性化します。そして、最終的にそれを発見するかもしれない天文学者にとって、それは最高の成果でしょう。完全に新しい惑星の発見者として知られることを望んでいないのは、私たち自身の太陽系です。氷のような素材のディスクの質量を最終的に確認した人物よりもはるかにエキサイティングです。

天文学者は遠方の太陽系の研究と理解が上手くなるにつれて、ますます多くの物体を見つけました。過去15年ほどの間に、天文学者は高度に楕円の軌道を移動する約30のトランス・ネプチュナル・オブジェクト（TNO）を発見しました。最新のものは「The Goblin」でした。これは、太陽から2300 AUほど離れた軌道を持つ物体です。

これらの天体は太陽系の他の惑星と重力的に相互作用しないので、それらの軌道を形成する他の質量の集合がそこにあるはずです。そして、Planet 9の説明は長年にわたって勢いを増していますが、惑星がこれらの奇妙な軌道を形作ることに責任があるという直接の証拠はありません。

「プラネットナインの仮説は魅力的なものですが、仮説のある第9のプラネットが存在する場合、これまでのところ検出を回避しています。」
ケンブリッジの応用数学と理論物理学の博士課程の学生である、共著者であるAntranik Sefilianを研究してください。

新しい研究は、氷のような物質の円盤が遠方の物体の高度に楕円の軌道の原因であると提案しています。これを示唆する最初の理論ではありませんが、観測された軌道を説明できる最初の理論であると同時に、太陽系の他の8つの惑星の質量と重力を説明しています。

これらの高度に楕円形の軌道を移動する30のTNOは、カイパーベルトを構成するTNOおよびオブジェクトのより大きなグループの一部です。カイパーベルトは、太陽系の形成から残った材料でできています。これらのオブジェクトのほとんどは、太陽の周りのほぼ円形の経路を移動します。ただし、ほぼ円形の軌道を移動しない30は、空間の向きが異なり、説明が必要です。

最も話題になっている説明はプラネットナインです。プラネットナインは地球の約10倍の質量でなければなりません。太陽系の薄暗い範囲に隠されているこの惑星は、これらの30の天体を異常な軌道に導きます。

問題は、プラネットナインをまだ誰も検出していないことです。観測された効果によってのみ知られています。

「プラネットナイン仮説は魅力的なものですが、仮説の第9惑星が存在する場合、これまでのところ検出を回避しています」とケンブリッジの応用数学および理論物理学科の博士課程の学生であるAntranik Sefilianは述べています。「一部のTNOで見られる異常な軌道の原因として、劇的ではなく、おそらくより自然な別の原因があるかどうかを確認したかったのです。私たちは、9番目の惑星を許可するのではなく、その形成と異常な軌道を心配するのではなく、海王星の軌道を超えて円盤を構成する小さな物体の重力を単純に説明し、それが私たちに何をするのか見てみませんか？」

新しい研究は、太陽系の詳細なモデリングに基づいており、他の太陽系の観測にも基づいています。

ToumaとSefilianは、巨大な外惑星と海王星の向こう側にある巨大な拡張された物質のディスクの複合作用により、TNOの完全な空間ダイナミクスをモデル化しました。彼らは、30のTNOの高度に楕円形で空間的にクラスター化された軌道を説明できるモデルを計算しました。彼らはまた、材料の氷の円盤の質量範囲と形状を特定しました。さらに、彼らはその向き（または歳差運動率）を徐々にシフトさせることができ、異常なTNO軌道を忠実に再現しました。

「モデルからプラネットナインを削除し、代わりに広い領域に散在する多数の小さなオブジェクトを考慮に入れると、それらのオブジェクト間の集合的なアトラクションは、一部のTNOで見られる偏心軌道と同じくらい簡単に説明できる可能性があります」とセフィリアンは述べています。ゲイツケンブリッジ学者、ダーウィンカレッジのメンバー。

それで、ケースは閉じましたか？結構です。

「ディスクの直接的な観察証拠はありませんが、プラネットナインの証拠もありません。そのため、他の可能性を調査しています。」
アントラニックセフィリアン

これらの観測された軌道を説明するのにちょうどいい質量の別の未発見の惑星を提案するのは、一種の簡単なことです。しかし、これまでのところ、そのような惑星は検出を回避しています。しかし、ある意味で、氷のような材料の理論のディスクは同じことに苦しんでいます。それを提案するのは十分簡単であり、氷の円盤理論をサポートする成功した数学モデルを構築することは、少なくともそれが可能であることを証明しますが、まだ検出されていません。

実際、海王星を越えた氷のような物体の質量を推定する以前の試みは、地球の質量の約10分の1にすぎず、この奇妙な軌道のクラスターを説明するのに十分ではありません。この新しい研究の背後にある2人の科学者によって作成されたモデルは、その10倍の質量を必要とします。

ここで他の太陽系の観測が始まります。

「問題は、システムの内部からディスクを観察しているときに、全体を一度に見ることがほとんど不可能であるということです。」
アントラニックセフィリアン。

「他のシステムを観察するとき、私たちはしばしばホスト星を取り巻く円盤を研究して、その周りの軌道にある惑星の特性を推測します」とセフィリアンは言った。「問題は、システムの内部からディスクを観察しているときに、一度に全体を見ることがほとんど不可能であるということです。ディスクの直接的な観察証拠はありませんが、Planet Nineの証拠もありません。そのため、他の可能性を調査しています。それにもかかわらず、他の星の周りのカイパーベルトアナログの観測、および惑星形成モデルは、残骸の巨大な残存個体群を明らかにしていることに注目するのは興味深いことです。」

他の太陽系には、その形成から残った氷のような物質の円盤があり、システムの端にある物体の高度に楕円の軌道を説明するのに十分な質量があります。同じことが私たちの太陽系にも当てはまりますか？氷のような素材のディスクとPlanet 9の両方が存在する可能性はありますか？

セフィリアンはそう思います。「両方が真実である可能性もあります。巨大な円盤と9番目の惑星が存在する可能性があります。新しいTNOが発見されるたびに、その動作を説明するのに役立つ可能性のある証拠がさらに集まります。」

この問題では、証拠を明らかにしようと努力し、時には同意し、時には激しく反対する科学者の往復が展示されています。

この研究、特に序論と結論は、この研究を支持し、反対する他の研究を提示し、引用している。私たちはまだ遠い太陽系を非常に詳細に理解する初期の段階にあります。今後数年間でより強力な望遠鏡がオンラインになり、より強力なコンピュータと改善された観測方法により、これらの遠方の天体の奇妙な軌道が最終的に説明されるのは時間の問題です。