Aurinkokuntamme ulko-osassa planeettoja?

WISE-observatorion erotuskyvyn rajat
planeettojen koon mukaan.
Kuva Penn State University

Tutkijoita on jo pitkään mietityttänyt ajatus siitä, että aurinkokuntamme ulko-osassa, kaukana Neptunuksen radan ulkopuolella saattaa olla planeettoja. Auringon valo ei riitä valaisemaan niitä riittävästi, jotta ne olisivat havaintolaitteillamme löydettävissä. Erityisesti huuhaa-piirit ovat väittäneet Aurinkokunnan ulko-osissa piileskelevän planeetan, jolle on annettu useita eri nimiä, kuten Planeetta X tai Nibiru, joskin mitään todisteita siitä ei tutkimuksissa ole löytynyt.

Olipa niin tai näin, tutkijamme pyrkivät selvittämään asiaa kaikin käytettävissä olevin keinoin. Jo toimintansa päättänyt WISE-observatoriolla havaittiin aurinkokunnan ulko-osia infrapunaisella aallonpituudella. Infrapunainen valo sopii tämän tyyppiseen tutkimukseen paremmin kuin näkyvä valo, sillä kaikki kappaleet säteilevät infrapunaista valoa, riippumatta siitä kuinka kaukana ne ovat Auringosta. Esimerkiksi kaikki suuret planeetat Jupiterista Neptunukseen aurinkokunnassamme säteilevät [1] enemmän infrapunaista valoa kuin mitä ne vastaanottavat Auringosta.

Tammikuussa julkaistu tutkimus [2] osoitti, että Neptunuksen radan takaisessa Kuiperin vyössä [3] ei piileksi Jupiterin kokoista planeettaa ainakaan lähempänä kuin 26 000 au. Saturnuksen kokoista planeetta ei ole lähempänä kuin 10 000 au. Tämä ei kuitenkaan merkitse sitä, ettei esimerkiksi Merkuriuksen kokoista planeettaa voisi esiintyä lähempänä, mutta se on vain liian himmeä tullakseen havaituksi. Jopa Super-Maan kokoisia planeettoja alueella voisi olla ilman, että ne näkyisivät vielä meidän nykyisissä havaintolaitteissa [4].

Havaitsemisen vaikeutta korostaa vielä toinenkin tosiseikka kuin planeetan koko. Se on tieto siitä, että Kuiperin vyöhön[5] ja sen ulkopuolelle kätkeytyvän planeetan ei tarvitse kiertää Aurinkoa lähellä ekliptikan tasoa [6], kuten tunnetut planeetat. Etsintäalue on laaja ja avaruudessa olevien observatorioiden havaintoaika on rajallista, joten jos joku merkittävän kokoinen planeetta tai edes kääpiöplaneetta kuvakenttään sattuu, sitä on pidettävä erittäin onnekkaana sattumana.

Aivan muutama päivä sitten julkaistiin [7] löytö, joka saattaa osoittaa, että Kuiperin vyöhön ja etenkin sen ulkopuolelle voi todellakin kätkeytyä yllätyksiä. Kyseessä on tunnuksen 2012 VP₁₁₃ saanut ja noin 450 km kokoinen kappale. Se tulee radallaan korkeintaan 80 au etäisyyteen Auringosta, ja radan etäisin piste sijaitsee jopa 472 au etäisyydellä. Jos ja kun useimmat TNO-kohteet ovat todistettavasti suurimmaksi osaksi jäätä, 450 km kokoinen kappale voi olla muodoltaan pallo. Näin ollen muodon ja rakenteen varmistuttua, 2010 VP₁₁₃:n status voidaan määrittää kääpiöplaneetaksi.

Uusi löytö vahvistaa sitä käsitystä, että Kuiperin vyön ulkopuolella (ennen Oortin pilveä) on Aurinkoa kiertäviä kappaleita kohtuullisen runsaasti. Mielestäni on vain ajankysymys milloin löydetään Erisin ja Pluton kokoisia kääpiöplaneettoja, joita voi alueella olla useita kymmeniä. Joukkoon saattaa mahtua muutama isompikin kappale.

Huomautukset

[1] Suurten planeettojen kohdalla ylimääräinen energia voi vapautua kahdesta prosessista: heliumin tiivistymisestä nesteeksi (Jupiter) tai koko planeetan vähäisestä mutta edelleen jatkuvasta tiivistymisestä.

[2] Tutkimusta johti Kevin Luhman (Center for Exoplanets and Habitable Worlds at Penn State University, University Park, Pa) ja se julkaistiin Astrophysical Journal tiedejulkaisussa. Tutkimuksen päätutkijana toimi Ned Wright (University of California, Los Angeles).

[3] Kääpiöplaneetta on muodoltaan kutakuinkin pallomainen, Aurinkoa kiertävä kappale. Sen massa on kuitenkin sen verran vähäinen, että se ei kykene poistamaan radaltaan toisia samalla radalla olevia kappaleita.

Jäinen kappale muotoutuu oman gravitaationsa vaikutuksesta pallomaiseksi, jos sen halkaisija on muutamia satoja kilometrejä. Kivestä koostuvan kappaleen täytyy olla kooltaan kutakuinkin kaksinkertainen, eli noin 400–800 km ennen kuin muotoutuminen pallomaiseksi tapahtuu. Tällä hetkellä kääpiöplaneetoiksi on määritelty Ceres (pääasteroidivyöhykkeellä), Pluto, Eris, Makemake ja Haumea, joista neljä viimeistä kaikki sijaitsevat Kuiperin vyössä.

[4] Maapallon kokoinen kappale olisi havaittu arviolta noin 150–200 au etäisyydeltä riippuen sen koostumuksesta ja pinnan heijastusominaisuudesta, albedosta.

[5] Kuiperin vyö on Neptunuksen radan ulkopuolelle sijoittuva asteroidivyöhyke, jonka kappaleet kiertävät Aurinko jokseenkin ekliptikan tasossa. Yksittäisten kappaleiden ratojen inklinaatiot (kaltevuus ekliptikan suhteen) vaihtelevat suuresti. Kuiperin vyön ulkorajana pidetään noin 50 au etäisyyttä Auringosta, vaikka aivan tarkka se ei ole. Onko raja todellinen vai johtuuko se havaintotarkkuuden ja laitteiden herkkyyden rajallisuudesta onkin sitten tärkeä kysymys, johon ei vielä ole vastausta olemassa.

[6] Ekliptika on maapallon ratataso Auringon ympäri. Kaikki planeetat kiertävät suunnilleen samassa tasossa Maan kanssa, suurin poikkeama (7°) on Merkuriuksella.

[7] Tutkijoina ovat Chadwick Trujillo (Gemini Observatory) ja Scott Sheppard (Carnegie Institution for Science), tutkimus julkaistiin Nature-tiedejulkaisussa.