Aurinkokunnassa saattaa olla aiemmin tuntemattomia planeettoja

Matemaattiset mallit antavat viitteitä ainakin kahdesta Maata suuremmasta planeetasta hyvin kaukaisilla kiertoradoilla. Suomalainen tähtitieteen dosentti odottaa tarkempia tutkimuksia, mutta pitää uusia planeettoja mahdollisena. Käsitykset planeettojen synnystä ovat menneet monella tavalla uusiksi viime aikoina.

Ulkomaat
Karttagrafiikka planeettojen etäisyyksistä.
Tutkijaryhmän mukaan mittaustulokset viittaavat siihen, että Aurinkoa kiertää ainakin kaksi tuntematonta planeettaa 200-250 kertaa kauempana kuin Maa. KLIKKAA KUVA SUUREMMAKSI.Ilkka Kemppinen / Yle

Aurinkoa saattaa kiertää ainakin kaksi aiemmin tuntematonta planeettaa, kertovat tutkijat.

Tässä vaiheessa vasta matemaattisiin malleihin perustuvien planeettojen jäljille pääsivät madridilaisen Complutense-yliopiston ja brittiläisen Cambridge-yliopiston tutkijaryhmä.

He selvittivät nykyisten planeettojen ratojen ulkopuolella olevien, tiettyjen planeettaa pienempien kiertolaisten eli äärimmäisten transneptunisten kohteiden (Extreme Trans-Neptunian Objects, ETNO) jakautumista.

Matemaattisten mallien mukaan ETNO:jen pitäisi muodostaa kehä suunnilleen planeettojen kiertoratojen tasolle noin 150 tähtitieteellisen yksikön päähän Auringosta. Tähtitieteellinen yksikkö (AU) on Maan ja Auringon välinen matka, noin 150 miljoonaa kilometriä. Uloin nykyisistä kahdeksasta planeetasta - Neptunus - kiertää aurinkoa noin 30 AU:n päässä ja planeettalistalta vuonna 2006 pudonnut Pluto keskimäärin 40 AU:n päässä.

Tutkitut ETNO:t eivät kuitenkaan ennakkoehtoja noudata, vaan ne ovat jakautuneet hyvin laajalle alueelle 150 ja 525 AU:n välillä. Lisäksi niiden kiertorata poikkeaa selvästi ennusteesta. Tutkijoiden mukaan jokin tuntematon voima vääristää kiertoratoja.

– Todennäköisin selitys on mielestämme se, että Neptunuksen ja Pluton kiertoratojen ulkopuolella on toistaiseksi tuntemattomia planeettoja, sanoo tutkimukseen osallistunut Carlo de la Fuente Marcos Complutense-yliopistosta.

– Uusien planeettojen lukumäärää ei tiedetä, datamme on vielä rajallista. Laskelmiemme mukaan planeettoja on kuitenkin vähintään kaksi, todennäköisesti useampi.

Tähän mennessä tutkimusryhmän laskelmat viittaavat yhteen uuteen planeettaan noin 200 AU:n ja toiseen suunnilleen 250 AU:n etäisyydellä. Siis noin 30 miljardin ja 37 miljardin kilometrin päässä Auringosta.

Planeettojen synty oltiin ymmärtävinään hyvin 20 vuotta sitten hyvin. Sitten löydettiin ensimmäiset eksoplaneetat ja sen myötä "tiedosta" meni paljon uusiksi

Harry Lehto

Oletettujen planeettojen lasketaan olevan massaltaan noin 10 kertaa Maan kokoisia. Planeetan saama valomäärä olisi vain 1/50 000 Maahan saapuvasta valosta ja myös lämpötila on se mukainen: noin –238°C. Niin kylmässä vain vety pysyy kaasuna, kaiki muut aineet olisivat vähintään nestemuodossa, moni jäätyneenä.

Tällä hetkellä tutkijaryhmällä on tuloksia vasta 13 ETNO:n kiertoradoista, planeettaennuste on siis altis tarkennuksille. Tutkijat ovat luvanneet lisää tuloksia aiheesta tämän vuoden aikana.

Vanha malli huojuu

Turun yliopiston tähtitieteen dosentti Harry Lehto Tuorlan observatoriosta pitää tuloksia hyvin mielenkiintoisina, mutta ei lähde tekemään johtopäätöksiä ennen kuin oletetut planeetat on saatu kuvaan.

– Nyt kyseessä olevaa avaruuden aluetta tutkittiin joitain vuosia sitten erittäin herkällä WISE-infrapunateleskoopilla, ja sen tietojen mukaan alueella ei olisi planeettoja. Tässä on nyt hieman ristiriitaista tietoa liikkeellä.

Lehto muistuttaa toisaalta, että viime vuosina tutkijat ovat saaneet laittaa käsityksiään uusiksi tiuhaan.

– Planeettojen synty oltiin ymmärtävinään hyvin 20 vuotta sitten hyvin. Sitten löydettiin ensimmäiset eksoplaneetat ja sen myötä "tiedosta" meni paljon uusiksi.

Planeettojen muodostumisen malli tarkentuu jatkuvasti uusien eksoplaneettalöytöjen myötä, viimeksi HL Tauri -tähdestä saatujen tulosten perusteella.

Härän tähtikuviossa sijaitsevan nuoren tähden kiertoradalla on havaittu muodostuvan planeetan esiaste yli 100 AU:n etäisyydellä tähdestä eli kauempana kuin vallitseva malli sallisi. Lisäksi planeetan muodostuminen näyttää alkaneen paljon aiemmassa vaiheessa tähden kehitystä kuin aiemmin on pidetty mahdollisena. HL Taurin arvioidaan olevan korkeintaan miljoonan vuoden ikäinen.

– HL Taurin protoplanetaarisesta kiekosta viime vuonna saatu kuva on huikea. Se näyttää suoraan, että planeettoja voi muodostua niinkin kaukana, Lehto sanoo.

Kuvassa HL Tauri.
ALMA:n HL Taurista ottamassa kuvassa näkyy muodostumassa oleva tähti ja sitä ympäröivä protoplanetaarinen kiekko. Kiekon tummissa osissa on tutkijoiden mukaan syntymässä jo planeetta.ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Kiertoaika 4 000 vuotta

Lehdon mukaan tutkimusta auttaisi, jos mallinnuksesta kävisi ilmi, missä oletetut planeetat tällä hetkellä kulkevat.

Aikoinaan Neptunuksen olemassaolo ennustettiin ennen suoraa havaintoa tutkimalla muiden planeettojen ratoja. Pluto taas ennustettiin ennen havaintoa tutkimalla sen vaikutusta Neptunukseen. Molemmat taivaankappaleet löytyivät lopulta hyvin tarkasti sieltä, mihin laskelmat olivat ne asettaneet.

Matemaatikkojen nyt ennustamien planeettojen paikantamista vaikeuttaa kuitenkin se, että tutkimuksessa ETNO:jen liikkeistä on mittauksia vain reilun kymmenen vuoden ajalta. Tutkijat tarvitsisivat paikannukseen havaintoja pitkin planeettojen kiertorataa, mutta 250 AU:n päässä Auringosta olevan planeetan kiertoaika olisi noin 4 000 Maan vuotta.

Jos nyt oletettujen planeettojen sijanti tunnettaisiin, niistä voitaisiin Lehdon mukaan saada kuvia avaruusteleskoopilla tai suurimmilla maanpäällisillä teleskoopeilla, Chilessä sijaitsevalla Euroopan Observatorion Alma-teleskooppiryhmällä ja Paranalin 8 m teleskoopeilla.

– Ei kovin tarkkoja kuvia, planeetat näkyisivät kymmenen kertaa Uranusta pienempinä, joka sekin näkyy hyvin pienenä. Mutta joitain pinnan yksityiskohtia voisi erottua.

Kiertolaisia on monta, planeettoja ei

Pelkästään uuden taivaankappaleen löytyminen ei vielä riitä planeettalöydöksi. Auringolla on lukuisia tunnettuja kiertolaisia, joista vain kahdeksan täyttää planeetan ehdot.

– Planeetan pitää ensinnäkin olla pyöreä. Se tarkoittaa, että sillä on riittävästi massaa luhistua palloksi, kertoo Jaakko Visuri tähtietieteellinen yhdistys Ursasta.

Tulosten varmistuminen saisi kyllä aikaan aikamoisen keskustelun. Joko planeetan määritelmä tai aurinkokuntamalli laitettaisiin uusiksi

Jaakko Visuri

Ja ehtolista jatkuu.

– Planeetan pitää olla myös dominoiva kappale radallaan, eikä se saa leikata muiden planeettojen ratoja. Voisi sanoa, että planeetta saa heitellä muita, mutta se ei itse saa olla heiteltävänä. Myös inklinaatio eli kiertoradan kaltevuus voi pudottaa kappaleen pois planeettalistalta. Selvästi kaltevan kiertoradan kappaleilla on usien myös voimakkaasti elliptinen rata, kuten komeetoilla.

Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni (IAU) uudisti planeetan määritelmän kokouksessaan vuonna 2006. Tuolloin 30-luvulla löydetty Pluto pudotettiin pois planeettalistalta juuri tällaisten ominaisuuksien vuoksi. Sen kiertorata on kallellaan yleiseen planeettakunnan tason liki 20 astetta. Pluton kiertorata myös ulottuu Neptunuksen radalle ja Neptunus oli painovoimallaan synkronoinut Pluton omaan kiertoonsa.

Pluton kaltaisia kiertolaisia oli IAU:n kokouksen aikoihin myös löytynyt jo niin paljon, että asialle piti tehdä jotain. Jos Pluto olisi säilyttänyt planeetta-statuksen, listalle olisi pitänyt nykytiedon valossa lisätä satoja muitakin planeettoja.

Mutta mitä jos uusia kiertolaisia löytyisi ja ne täyttäisivät nykyisetkin planeetan ehdot?

– Kyllä se saisi aikaan aikamoisen keskustelun. Joko planeetan määritelmä tai aurinkokuntamalli laitettaisiin uusiksi, arvelee Visuri.

Kuka saisi nimetä uudet planeetat?

– Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni niistä päättäisi. Ehdotuksia kyllä varmaan otettaisiin vastaan.

Löydöksestä uutisoivat mm. Universe today (siirryt toiseen palveluun) ja SiNC (siirryt toiseen palveluun). Suomessa asiasta kirjoitti ensin Tähdet ja avaruus -lehti (siirryt toiseen palveluun).