Tajemná Devátá planeta téměř potvrzena

Položte doprostřed stolu zrnko máku a metr od něj kulatý meloun. A teď vyjděte ven z bytu, odměřte 200 metrů a tam položte kuličku hrachu. Vraťte se k domovu, jděte 1200 metrů na opačnou stranu a tam položte druhý hrášek. Představte si, že zrnko máku je Země, meloun Slunce a ty dva hrášky odpovídají nejbližšímu a nejvzdálenějšímu bodu na elipse, po které obíhá Devátá planeta.

Tedy pravděpodobně obíhá, protože je zatím jenom vypočítaná, žádným dalekohledem ji ještě nikdo nenašel. Není se co divit – její zdánlivá jasnost na obloze je 22 a lidské oko dokáže v nejlepším případě vidět hvězdu s hodnotou šest. I Hubbleův teleskop by měl problém Devátou planetu najít.

Pluto, jak známo, byl z pozice deváté planety sesazen v roce 2006 na astronomickém kongresu v Praze. Na „opravdovou“ planetu je nejen příliš malý, ale především vlastní gravitací nevyčistil svou oběžnou dráhu od srovnatelných těles. Těch je v jeho okolí, v tzv. Kuiperově pásu, poměrně hodně.

Deset podezřelých

Astronomy zaujalo několik z nich, obíhajících na podezřele podobných, výrazně eliptických drahách. To totiž není „normální“. Podle dosud platných teorií o vzniku planetární soustavy, nejen té naší, musí být všechna tělesa patřící do systému v jedné rovině. Je to logické, protože měla vzniknout z plochého protoplanetárního disku kolem mateřské hvězdy. Pokud tedy dráha planety z této roviny vybočuje, musela ji na netypickou dráhu dostat něčí síla, gravitace.

Na Kuiperův pás mají rozhodující vliv obří plynové planety, Uran a zejména Neptun. Většina dosud známých těles na vnějším okraji naší planetární soustavy Neptun „poslouchá“, výjimku tvoří již šest nedávno objevených objektů a podezřele se chovají i další čtyři.

Vědci z Kalifornského technologického institutu Caltech v Pasadeně Chad Trujillo a Scott Shepherd publikovali před dvěma lety domněnku, že oběžné dráhy mnoha transneptunických těles naznačují existenci společného „řídícího“ objektu, kterým ale není Neptun. Pikantním detailem byla logicky vyplývající myšlenka, že nemůže jít o nic malého, o žádnou další trpasličí planetu, ale objekt řádově odpovídající planetám „plnohodnotným“.

Nejzábavnější rok

Později začali na objasnění záhady pracovat Konstantin Batygin a Mike Brown.

„Zpočátku jsme byli hodně skeptičtí, nevěřili jsme, že tam taková planeta může existovat, ale výsledky naší práce tomu brzy začaly odpovídat,“ vzpomínal astronom Brown v loňském lednovém vydání časopisu Astronomical Journal na rok a půl trvající spolupráci s astrofyzikem Batyginem.

Zatímco on sám se snažil najít na nebi vše, co by mohlo mít s existencí neznámé planety souvislost, jeho kolega prováděl výpočty a počítačové simulace, jak by to podle známých fyzikálních zákonů mělo vypadat.

„Byl to asi nejzábavnější rok mé vědecké práce, naše odlišné přístupy se výborně doplňovaly. A tak se nám postupně začínaly hromadit indicie, že naše sluneční soustava by mohla mít další velkou planetu. Po planetách známých od starověku se podařilo objevit jen dvě další – Uran v roce 1781 a Neptun roku 1846. Tohle by byla třetí,“ připomenul.

Devátá planeta zatím nemá oficiální jméno. Podle výpočtů, simulací a chování svých souputníků v Kuiperově pásu však není pochyb, že jde o planetu desetkrát hmotnější než Země, která oblast své eliptické dráhy dokonale vyčistila od dalších vesmírných objektů.

„V tomto smyslu by to byla nejplanetovatější planeta – ovládá větší prostor než kterákoliv z ostatních,“ poznamenal Brown. Nejblíže Slunci by měla být 200 astronomických jednotek (AU), což je sedmkrát dál než Neptun, a nejvzdálenější bod její dráhy byl vypočítán na 1200 AU.

Hodinky se šesti ručičkami

Šest nejvzdálenějších objektů ze seznamu Trujilla a Shepherda obíhalo podle pozorování a výpočtů Browna a Batygina po poměrně shodných eliptických drahách, jejichž vnější body mířily v prostoru stejným směrem, což bylo velmi zvláštní vzhledem k různým dobám oběhu.

„Vypadalo to jako hodinky se šesti ručičkami, které se pohybují různou rychlostí a v jednom okamžiku všechny ukazují stejnou hodinu. Navíc dráhy všech šesti objektů mají stejný sklon 30 stupňů vůči rovině známých planet, což odpovídá pravděpodobnosti 0,007 procenta. Těžko tedy mohlo jít o náhodu, něco tam tedy musí být,“ shrnul Brown.

První myšlenkou obou vědců bylo, že zdrojem té gravitační síly je nahromadění neznámých objektů někde dál v Kuiperově pásu. Jenže výpočet ukázal, že to by oblast pásu musela obsahovat stokrát víc hmoty, než kolik podle dosavadních zjištění má. Takže zbývalo jediné vysvětlení – velmi hmotná planeta.

Když ale Batygin takovou situaci nasimuloval, tedy v počítači generoval systém šesti menších objektů s jednou větší planetou na shodné, ale větší dráze, výsledek neodpovídal skutečné excentricitě oněch šesti těles.

„Byla to dobrá trefa, ale pořád ne do černého,“ poznamenal Brown. Zkusili tedy dráhu hypotetické planety měnit. A v situaci, kdy ji usadili do opozice vůči šestici, tedy šest na vnějším bodě dráhy a planeta na Slunci nejbližším, to „sedlo“.

Tak složitý systém ve většině případů není dlouhodobě stabilní, navzájem působící gravitační síly jej roztrhají. Podmínkou stability je tzv. dráhová rezonance, takový poměr oběžné doby jednotlivých částí systému, kdy se jejich gravitace naopak vyrovnávají. V případě Deváté planety a šesti souputníků to mohlo fungovat, pokud by například za čtyři oběhy planety kolem Slunce stihl jeden objekt z šestice oběhnout Slunce devětkrát.

Dobrá teorie vysvětlí i to, co jste nezkoumali

„Byl jsem stále ještě skeptický, nic podobného jsem dosud v nebeské mechanice nepoznal,“ řekl Batygin. Další simulace ho ale nakonec přesvědčily. „Dobrá teorie nejen vysvětlí to, co jste vysvětlit chtěli, ale měla by objasnit i další věci mimo vaše původní hledání a nabídnout prognózy, které jdou ověřit.“

Což o „vypočítané“ Deváté planetě platí. Především se to týká planetky Sedna a její dráhy. Kdyby ji ovlivňoval jen Neptun, musela by se mu přibližovat víc, ale to nedělá. Kombinovaný vliv Neptunu a Deváté planety ale dráhu Sedny vysvětluje. Totéž platí o planetce 2012 VP113, kterou roku 2014 Trujillo a Shepherd objevili.

Bonbónkem výpočtu Deváté planety ale je podmínka fungování simulace, že v Kuiperově pásu musí existovat objekty na dráhách kolmých k rovině ostatních planet. „Opravdu ve skutečnosti existují, a když jsme je do simulace zanesli, umístění dokonale odpovídalo předpovědi. Čelist mi spadla,“ přiznal Brown.

„Když nám simulace ukázala, že předpokládaný systém šest plus jedna funguje, bylo to jako trefit jedním kamenem z praku dva ptáky na stromě. A když ukázala, že předpokladem fungování je i existence Sedny a jí podobných těles, ulovili jsme i třetího ptáka, o jehož přítomnosti na stromě jsme neměli tušení,“ dodal.

Proč je Slunce nakloněné

Existence Deváté planety nabízí i objasnění další záhady. Astrofyzika dosud nedokázala uspokojivě vysvětlit, proč je Slunce nakloněno proti rovině všech planet o šest stupňů. Soudilo se, že jde o důsledek rané fáze vzniku Slunce – většina hvězd se totiž rodí jako dvojhvězdy a teprve cestou z „rodiště“ se obě hvězdy oddělují a vytvářejí samo statné planetární systémy.

Jiná teorie naznačovala, že sklon Slunce vůči rovině jeho planet může mít na svědomí gravitace některé z hvězd, která se dočasně dostala do potřebné blízkosti. Ani pro jednu z těchto teorií se ale nenašlo dost důkazů, a tak se astronomie musela smířit s tím, že to tak prostě je.

Dráhy většiny planet se od roviny odklánějí o méně než jeden stupeň, jen Země a Merkur mají sklon kolem sedmi stupňů. Ty ale mateřskou hvězdu pootočit nemohly, kdo tedy? Na loňské říjnové konferenci Americké astronomické asociace v Pasadeně přišla Elizabeth Baileyová s šokující odpovědí – může za to Devátá planeta.

Baileyová tvrdí, že Slunce se nepohnulo, ale sklonily se dráhy všech planet. Podle počítačové simulace by naše sluneční soustava měla být poslední čtyři miliardy let od vzniku osmi velkých planet stále v rovině, ale přidáním silně protažené a o 30 stupňů skloněné dráhy Deváté planety do simulace se postavení změnilo tak, že přesně odpovídá současnému stavu.

Silák nemusí být obrem

Ale tím revolučnost vysvětlení, které Baileyová nabídla, nekončí. Na to, aby Devátá planeta pohnula Sluncem, má příliš málo hmoty. Je – přesněji měla by být – jen desetkrát hmotnější než Země, například Neptun je proti Zemi 17krát hmotnější, a Jupiter dokonce třistakrát. Nenaklonila tedy Slunce, nýbrž „stáhla“ všechny ostatní planety.

Mohlo k tomu dojít právě díky její skloněné dráze a dlouhé době oběhu (asi 15 až 20 tisíc let). Planeta tak působí na celý systém mohutným kroutivým momentem, který je větší než všech ostatních planet dohromady. Působí jako jeden ze základních jednoduchých strojů, nerovnoramenná páka.

Záhady ale zůstávají. Proč je Devátá planeta od Slunce tak daleko? Je naše „vlastní“, nebo ji Slunce „ukradlo“ neopatrné blízké hvězdě?

Text Alexandr Petrželka Právo