Mye er ukjent i verdensrommet. Når astronomene bruker teleskoper til å se fjerne stjerner og galakser, finner de også andre objekter som er mye nærmere. Det har gjort at jakten på nye planeter er noe som ikke bare gjelder andre solsystemer.

Kanskje er det ni planeter i bane rundt vår egen sol?

Bedre teleskoper og observasjoner har gjort det mulig å se objekter i vårt eget solsystem som er virkelig langt unna.

To forskere, Mike Brown og kollegaen Konstantin Batygin ved California Institute of Technology, laget et kart over banene til disse objektene. De så at banene så ut til å peke i en bestemt retning.

De laget en simulering av solsystemet med en hypotetisk «Planet ni» og så at de klarte å gjenskape det samme mønsteret. Dermed var jakten på dette ukjente objektet i gang.

En av forskerne som har kastet seg ut i jakten er Sigurd Kirkevold Næss, forsker ved Universitetet i Oslo.

Det har vært ni planeter før

For ordens skyld: Det har to ganger tidligere vært ni planeter i solsystemet. Først da Pallas ble oppdaget i 1802. Den ble omklassifisert til asteroide i 1854.

Pluto ble funnet i 1930, men ble degradert til dvergplanet i 2006 etter at det ble klart at det fantes flere objekter som var omtrent like store ytterst i solsystemet. På et tidspunkt var det snakk om 22 ekstra planeter.

Det var professor Brown som tok til orde for å degradere Pluto til dvergplanet

– Det viser seg at det er en haug med andre objekter som ligner veldig på Pluto der ute. Hvis vi skulle telle alle disse som planeter, så blir det veldig mange å huske på. Derfor introduserte forskerne begrepet dvergplanet, sier Næss.

Noe trekker på de ytterste objektene i solsystemet

– Hvis vi simulerer et solsystem med en ekstra planet omtrent med fem til ti ganger jordens masse i en gitt bane, kan vi gjenskape dette mønsteret som Brown og Batygin har observert, sier Næss.

Objektene som Brown og Batygin forsker på, er svært langt unna, og en eventuell niende planet ligger utenfor dette.

En astronomisk enhet (AU) er et lengdemål som brukes for å si noe om avstander i et solsystem. 1 AU er snittavstanden mellom jorden og solen. Det er cirka 149,6 millioner kilometer.

– De nærmeste objektene i figuren av objektene er om lag 50 AU unna. De lengst borte er cirka 1.000 AU, så da er det snakk om store avstander. Etter hvert som vi har kikket mer og mer, finner vi flere objekter med sånne rare baner der ute. Vi kan plotte hvordan disse banene ser ut, forklarer Næss.

Til sammenlikning er månen 0,0026 AU unna, og Mars er 0,5 til 2,5 AU unna, avhengig av hvor vi er i banen. Neptun, når den er lengst unna oss, er 30 AU unna.

Romforskere kan måle avstander i astronomisk enhet (AE) eller astronomical unit (AU). Middelavstanden mellom sola og Jorden er her måleenheten i astronomien, 1 AU.

– Voyager 1, som har reist gjennom rommet i 45 år og som knapt kan kommunisere med jorden lenger, er ved 160 AU. Vi har ikke oppdaget noen objekter i solsystemet som er lengre unna enn dette, forklarer Næss.

Astronomisk blindsone

Næss mener at det kan være andre årsaker til mønsteret Brown og Batygin har beskrevet. Det trenger ikke å skyldes en planet.

– Det er ikke full enighet om hvor statistisk signifikant dette er. Årsaken er at det finnes en bias, altså en skjev fordeling, fordi vi ikke kikker like mye i alle retninger, forklarer han.

Med andre ord: Astronomene har noen blindsoner på himmelen. Det kan forklare hvorfor vi ser mange objekter med baner som peker i én retning – de andre retningene er ikke utforsket like mye.

– De ytterste objektene i solsystemet ble ikke oppdaget fordi folk så etter dem spesifikt, sier Næss.

Han forklarer at de ble oppdaget fordi folk så etter andre ting. Det er hva teleskopet er bygget for som avgjør hvilke deler av himmelen astronomene ser på.

Romforskere må derfor ta hensyn til denne skjeve fordelingen når de skal avgjøre hvor relevant funnet er. De trekker gjerne to ulike konklusjoner ut fra denne skjeve fordelingen:

• En planet trekker på objektene i den ytre delen av solsystemet.
• Romforskerne har ikke har sett alle objektene i den andre retningen.

Næss forteller at det er mange som interesserer seg for dette spørsmålet.

Batygin og Brown har forsøkt å regne ut hvor stor observasjonsbiasen er. De kom fram til at den ikke var stor nok til å forklare de rare banene. En annen gruppe forskere har gjort sin egen beregning og kom fram til det stikk motsatte.

– Jeg tror både jeg og mange andre astronomer tenker at situasjonen er uklar, men interessant. Og derfor er det verdt å undersøke nøyere, sier Næss.

Personlig synes han Batygin og Brown sin beregning er mest overbevisende.

Banen til Uranus gjorde at Neptun ble oppdaget

Det at noen objekter har rare baner, har gitt opphav til hypoteser om nye planeter før. For eksempel var det slik planeten Neptun ble oppdaget.

– Det var en tid da forskere allerede hadde funnet Uranus. De beregnet hvor Uranus burde være, men observasjonene stemte ikke med dette. Av og til var Uranus for langt foran, og av og til var den for langt bak i banen. De kom fram til at hvis du hadde en ekstra planet lenger ute, så kunne den av og til trekke på Uranus og av og til trekke den bakover, sier Næss.

Dermed beregnet forskerne omtrent hvor denne planeten skulle være – og slik fant de Neptun.

– Det var et eksempel på hvordan forskerne kan bruke gravitasjonen fra en planet til å oppdage en annen. Det er det vitenskapen prøver å gjøre her også, sier Næss.

Samtidig er ikke denne metoden helt sikker.

Gravitasjon gir flere bom enn treff

– Det er mange eksempler fra historien der samme slags argumenter er brukt for å vise at planeter eksisterer, som senere har vist seg å ikke eksistere, sier Næss.

Han forteller at det på 1800-tallet var det en hypotese om planeten Vulkan. Den skulle angivelig gå i bane innenfor Merkur. Merkurs bane er elipseformet og forskyver seg litt år for år.

– Deler av det kan forklares med innflytelsen til alle de andre planetene i solsystemet, men det var ikke nok. Det var noe som sto igjen, og det naturlige var å tenke at det var en planet til som menneskene ikke visste om, sier Næss.

Forskerne lette, men ingen klarte å observere denne planeten.

– Så kom Einstein med den generelle relativitetsteorien, som kunne forklare direkte hvorfor Merkurs bane endret seg, sier Næss.

Ifølge Næss har astronomen Percival Lowell foreslått en Planet X for å forklare avvik i banen til Neptun, men disse avvikene forsvant når man fikk bedre målinger av solsystemet.

Relativitetsteorien og bedre observasjoner gjør det lettere å avvise teorier om hypotetiske planeter.

Det er gode sjanser for at bedre observasjoner vil kunne skrote hypotesen om Planet ni denne gangen også, men Næss anslår at det likevel er en liten sjanse for at den kan eksistere.

Mener det er fem prosent sjanse for Planet ni

– Å forutsi planetens eksistens med gravitasjon gir flere bom enn treff. Jeg tror det er fem prosent sjanse for at denne planeten eksisterer. Altså er det ikke veldig sannsynlig, men det er likevel nok til at det er verdt å sjekke, sier Næss.

Forskerne som kom med hypotesen om Planet ni, gir en indikasjon på hvor man kan begynne å lete. Alle usikkerheter tatt i betraktning, gir et ganske stort belte rundt himmelen der den kan være.

– Hovedutfordringen var å søke gjennom parameterrommet. Jeg taper bare et par måneders arbeid med å se etter den, men hvis jeg finner den så ville det jo være store saker, sier Næss.

Brukte teleskop som er ment for å se etter bakgrunnsstråling

Teleskopet Næss brukte for å lete etter planeten, er i utgangspunktet designet for å se på bakgrunnsstrålingen.

Denne strålingen består av mikrobølger som har om lag 5.000 ganger lengre bølgelengde enn synlig lys. Dette er det fjerneste lyset vi kan se, og det viser universet da det var 380.000 år gammelt eller 0.0027 prosent av den nåværende alderen.

Næss forteller at det egentlig ikke skulle være mulig å bruke dette teleskopet til å se etter planeter, men nettopp derfor er arbeidet hans dobbelt interessant.

Å bruke data på nye måter som folk ikke har tenkt på, er i seg selv interessant. I tillegg til at det er morsomt om vi finner noe.

Næss forklarer at teleskopet han har brukt, har veldig mye dårligere oppløsning enn de som vanligvis brukes til å observere solsystemet.

– Signalet er 10.000 ganger mer utvannet i vårt teleskop enn i et lysteleskop. Derfor skulle man ikke tro at det var en god idé å se etter planeter med dette, og det er derfor ingen har gjort det før, sier Næss.

Varmestråling fra planetens barndom

Likevel lar det seg gjøre mener han fordi planeten sender ut to ulike typer lys: synlig lys fra sola som reflekteres og planetens egen varmestråling.

– For planeter langt unna sola er det varmestrålingen som er igjen etter at planeten ble dannet, som er varmekilden. Det tar veldig lang tid for den varmen å bli borte, sier Næss.

Dersom du plasserer et objekt ti ganger lenger unna, blir det hundre ganger vanskeligere å oppdage når du ser etter varmestråling. Dersom du i stedet ser etter synlig lys, blir det ti tusen ganger vanskeligere, forklarer han.

– Vårt teleskop ser varmestrålingen fra dette objektet i stedet for å se det reflekterte sollyset. Og det er det som gjør at vi i det hele tatt har sjanse til å kunne se dette, sier Næss.

Problemet er bare at jo mindre planeten blir, jo fortere mister den varmen fra den ble dannet. Jo kaldere den blir, dess lavere frekvens er varmestrålingen fra den.

Dette er grunnen til at det følsomme romteleskopet WISE ikke kan se denne planeten til tross for at den ville kunne se Jupiter på en avstand opp til 90.000 AU forteller Næss.

Lette gjennom 160 millioner punkter på himmelen

– Det er mange forskjellige parametre som kan karakterisere banen til en planet. Hvis den er langt borte, beveger den seg bare litt i løpet av et år, så da holder det å vite hvor den er og hvor mye den beveger seg, samt avstanden, sier Næss.

Næss forteller at posisjon på himmelen med to koordinater, avstand, og hastighet og retning er det som trengs av informasjon for å lete etter den.

Videre trenger han bare å se gjennom et visst antall verdier for avstand. Dersom den endrer seg med ti prosent vil observasjonene se omtrent like ut, mener han.

– Ved hjelp av Keplers lover kan vi regne ut minimums- og maksimumshastighet til en gitt avstand, sier Næss. Til sammen så er det 25.837 muligheter jeg måtte søke gjennom for hvert punkt på himmelen. Med 160 millioner punkter på himmelen blir det til sammen fire billioner ulike kombinasjoner.

Har lett gjennom 17 prosent av området

– Vårt teleskop kartlegger om lag 40 prosent av himmelen, sier Næss.

Han peker på et datasett og forklarer:

– Det fargede båndet er der hvor teoretikerne sier at planeten burde være, og den dypeste fargen viser hvor det er mest sannsynlige å finne den. Konturene viser hvor vi har sett, men vi fant ingenting, sier Næss.

– Hvis man ikke ser noe, så må man snu det på hodet og si: Det at jeg ikke så noe, hva forteller det meg? undrer Næss og peker på figuren igjen.

– En liten del av området der planeten kan være, overlapper med våre beste observasjoner, og det er der jeg stort sett kan utelukke at Planet ni er. I mesteparten av området Batygin og Brown foretrekker, kan jeg ikke si så mye.

Ved å bruke dette teleskopet har Næss klart å delvis utelukke planeten over en stor del av himmelen.

Til sammen har Næss lett over 17 prosent av den delen av himmelen hvor den er forventet å kunne finnes, dersom den har en masse på fem jordmasser.

Dersom den har ti ganger jordens masse, noe som er mindre sannsynlig, har Næss lett i ni prosent av området den kan befinne seg i.

– Det er ikke nok til å ekskludere hypotesen, sier Næss. Det er fortsatt 83 prosent igjen.

Han mener at denne artikkelen først og fremst er interessant med tanke på å demonstrere at et teleskop som er laget for å se bakgrunnsstråling, kan samle data som kan brukes til flere ting.

– Om planeten faktisk befant seg i disse 17 prosentene, da ville vi sett den, og det hadde jo vært innmari gøy, sier han.

Artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo

Universitetet i Oslo er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse sakene fra Universitetet i Oslo:

• 

  Vi trenger alternativer til antibiotika. Nå har forskerne kanskje en kandidat

• 

  Annette (26) visste ikke at hun hadde ADHD: – Jeg ble ofte oppfattet som en sjefete sladrehank

• 

  Slik kan den omstridte skjermen bidra til praktisk læring i skolen

• 

  Ny metode testa på mus: Nytt håp for immun­terapi mot prostatakreft

• 

  Morkaken er ditt aller viktigste organ

• 

  Forskere ville lære studentene om klima og politikk. Da fant de opp et nytt spill

Les flere saker laget av Universitetet i Oslo her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!

Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER

Referanser:

Sigurd Næss mfl.: The Atacama Cosmology Telescope: A Search for Planet 9. The Astrophysical Journal, 2021. DOI 10.3847/1538-4357/ac2307

Konstantin Batygin mfl.: The planet nine hypothesis. Physics Reports, 2019. (Sammendrag) Doi.org/10.1016/j.physrep.2019.01.009