پرونده ویژه: سیاره نهم؛ معمای بزرگ منظومه شمسی به‌زودی حل خواهد شد

بسیاری از اخترشناسان، نه فقط براون، باتیگین، شپارد و تروخیو تلاش کرده‌اند تا سیاره نهم را پیدا کنند. درنتیجه‌ی این تلاش‌ها، تعداد بیشتری از اجرام فرانپتونی بسیار دوردست کشف شده‌اند؛ از جمله «گابلین» (که حوالی هالووین ۲۰۱۵ کشف شد) و «فارآوت» و «فارفارآوت» که همگی به‌عنوان کاوشگرهای گرانشی برای جستجوگران سیاره نهم عمل می‌کنند. اما تا به امروز، خود سیاره نهم از نظرها پنهان مانده است.

البته ناکامی پژوهشگران در شناسایی سیاره نهم، ممکن است به دلیل نامحسوس‌بودن شدید این جسم بسیار دوردست نباشد؛ زیرا برخی احتمال می‌دهند که سیاره نهم اصلاً وجود ندارد. در دهه‌ی گذشته، فرضیه‌های مختلفی برای توضیح مدارهای غیرعادی سدنا و دیگر اجرام مشابه آن مطرح شده‌اند.

یک احتمال این است که سیاره نهم وجود دارد، اما آن چیزی نیست که انتظارش را داریم؛ بلکه جرم آن بسیار کم‌تر، در حد مریخ است و در مرزهای بیرونی منظومه شمسی در مکانی متفاوت قرار دارد. در سال ۲۰۱۷، کاترین وُلک، پژوهشگر دینامیک مداری از دانشگاه آریزونا، معتقد بود که مدارهای برخی اجرام فرانپتونی نشان‌دهنده‌ی وجود یک دنیای شبیه مریخ در کمربند کویپر است. اما مشاهدات بعدی فرضیه‌ی ولک را تضعیف کردند و هرچند این ایده همچنان در کنفرانس‌های نجوم مطرح می‌شود، ولک اکنون نسبت به آن تردید دارد: «مانند نسخه‌ی متداول‌تر سیاره نهم، احتمالاً هر دو فرضیه اشتباه هستند. فکر نمی‌کنم هیچ‌یک از پیش‌بینی‌های موجود درست باشند.»

در سال ۲۰۲۰، دانشمندان فرضیه‌ی یک حلقه‌ی یخی از بقایای اولیه را مطرح کردند که اگر جرم کافی داشته باشد، می‌تواند مدارهای برخی اجرام فراتر از نپتون را تغییر دهد. براون اشاره می‌کند که ما حلقه‌های یخی شیب‌دار را در اطراف دیگر ستاره‌ها می‌بینیم؛ اما این حلقه‌ها معمولاً تحت تأثیر گرانش سیاره‌ی پرجرمی دیگر در جای خود نگه داشته می‌شوند. درنتیجه، این توضیح پیچیده‌تر از وجود یک سیاره نهم است.

برخی دیگر پیشنهاد کرده‌اند که شاید ستاره‌ای گذری یا سیاره‌ای سرگردان که از کنار منظومه شمسی عبور کرده، مدت‌ها پیش سدنا و همراهانش را در مدارهای عجیبشان قرار داده است. در سال ۲۰۱۹، برخی حتی احتمال دادند که سیاه‌چاله‌ای بسیار کوچک عامل اصلی باشد. وقتی رابین جورج اندورز، روزنامه‌نگار ساینتیفیک آمریکن، این ایده را برای براون مطرح کرد، او در واکنش لبخند زد و برای لحظه‌ای ناپدید شد. سپس به همراه کره‌ای به اندازه‌ی توپ والیبال، برگشت و گفت: «این یک سیاه‌چاله با جرم هفت برابر زمین است. یکی از دانشجویانم آن را با چاپ سه‌بعدی برایم ساخته است.» براون افزود:

آنچه می‌دانیم این است که جرمی به اندازه‌ی هفت برابر زمین آن بیرون وجود دارد. اما اینکه دقیقاً چیست، نمی‌دانیم. می‌تواند سیاره باشد، می‌تواند سیاه‌چاله باشد، می‌تواند گربه یا بوریتو باشد! همه این‌ها امکان‌پذیر و البته بعضی منطقی‌تر از بقیه هستند.

براون سیاه‌چاله‌ی کوچک خود را زمین گذاشت و ادامه داد: «وجود یک سیاره توضیحی کاملاً معمولی است.» او اشاره کرد که سیاره‌هایی با این ویژگی‌ها را در مدارهای دوردست اطراف دیگر ستاره‌ها زیاد می‌بینیم.

تروخیو هنگام بررسی توضیحات جایگزین، محتاط‌تر است. او می‌گوید بله، ممکن است این نظریه‌ها درست باشند و باید آن‌ها را بررسی کرد. او می‌گوید: «ما هنوز واقعاً نمی‌دانیم که سدنا و سایر اجرام فرانپتونی بسیار دوردست چگونه از آنجا سر درآورده‌اند»؛ اما واقعیت این است که «یک سیاره‌ی بزرگ کشف‌نشده همچنان احتمالی واقعی محسوب می‌شود.»

باتیگین نیز هرچند به اندازه‌ی براون سرسخت نیست، همچنان به سیاره نهم خوش‌بین است. او می‌گوید: «در اخترفیزیک، اکثر نظریه‌ها غلط هستند.» اما آنچه در هشت سال گذشته او را شگفت‌زده کرده این است که هنوز هیچ جایگزین قانع‌کننده‌ای برای فرضیه‌ی سیاره نهم مطرح نشده است.

احتمالاً بزرگ‌ترین چالش پیش‌رو در داستان سیاره نهم این است که مدارهای سدنا و دیگر اجرام ممکن است اصلاً غیرعادی نباشند. اخترشناسان نمی‌توانند همه‌ی نقاط آسمان را به‌وضوح مشاهده کنند. اگر یک رصدخانه در زمستان دچار بدی آب‌وهوا شود، داده‌های آن قسمت از آسمان ناقص خواهند بود. همچنین، ENTO-ها بخش زیادی از مدارهای بسیار طولانی خود را در فاصله‌ای دور از زمین سپری می‌کنند و فقط زمانی که به نزدیک‌ترین فاصله از خورشید می‌رسند، در نور آن می‌درخشند و دیده می‌شوند.

مسئله‌ی دیگر کهکشان راه شیری است. منظومه شمسی ما روی یکی از بازوهای مارپیچی کهکشان قرار دارد و وقتی به سمت داخل کهکشان نگاه می‌کنیم، چیزی جز نور ستاره‌ها نمی‌بینیم. این منظره زیبا است، اما برای اخترشناسان دردسر ایجاد می‌کند. سامانتا لاولر، اخترشناس دانشگاه رجاینا در کانادا می‌گوید در موقعیت کنونی ما در راه شیری، یافتن اجرام فرانپتونی بسیار دور راحت نیست. «شما به دنبال یک نقطه‌ی کوچک و محو متحرک هستید و وقتی پس‌زمینه مملو از ستاره است، پیداکردن آن سخت‌تر می‌شود.»

وضعیت را این‌گونه تصور کنید: در تاریکی هستید و یک چراغ‌قوه دارید. آن را روی بخشی از زمین مقابل خود می‌تابانید و در همان نقطه، چند تیله می‌بینید که معادل سدنا و همراهانش هستند. با همین اطلاعات، ممکن است فکر کنید باید دلیل خاصی وجود داشته باشد که این تیله‌ها دقیقاً در آن نقطه جمع شده‌اند. اما ممکن است در سراسر زمین تیله‌های زیادی پخش شده باشند و اگر می‌توانستید همه‌ی آن‌ها را ببینید، متوجه می‌شدید که این گروه از تیله‌ها اصلاً یک خوشه نیستند. درعوض، آن‌ها فقط گروهی تصادفی از تیله‌ها روی زمینی هستند که پوشیده از تیله‌های پراکنده و نامنظم است. مشکل اینجا است که در حال حاضر، چراغ‌قوه‌ی شما آن‌قدر پرنور یا گسترده نیست که بتواند بقیه‌ی تیله‌ها را نشان دهد.

چنین برداشت نادرستی، ناشی از پدیده‌ای به نام «سوگیری مشاهده‌ای» است. سامانتا لاولر و همکارانش برای بررسی اینکه آیا فرضیه سیاره نهم دچار چنین سوگیری‌ای شده است یا نه، به سراغ انجام برنامه‌ای رصدی به نام «پیمایش منشأ منظومه شمسی بیرونی» (OSSOS) رفتند. بین سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۷، آسس با استفاده از تلسکوپ هاوایی–فرانسه–کانادا (CFHT) هشت بخش از آسمان شب را بررسی کرد و در نهایت بیش از ۸۰۰ جرم جدید در کمربند کویپر شناسایی شد. از میان آن‌ها، هشت جرم میانگین فاصله‌ای بیش از ۱۵۰ واحد نجومی از خورشید داشتند و در دسته‌ی اجرام فرانپتونی بسیار دور (ETNOs) قرار می‌گرفتند؛ یعنی همان اجرامی که می‌توانند به‌عنوان کاوشگرهای گرانشی برای سیاره نهم مورد استفاده قرار گیرند. اما نکته‌ی مهم این است که مدارهای آن‌ها اصلاً خوشه‌ای نیست.

اگر یک سیاره غول‌پیکر و پنهان، آن هشت جرم را تحت تأثیر خود قرار داده باشد، مدارهایشان باید همان نوع خوشه‌بندی را نشان دهد که برای توجیه وجود سیاره نهم به کار می‌رود. اما این‌طور نیست. داده‌های آسس نمی‌توانند وجود سیاره نهم را کاملاً رد کنند؛ اما نشان می‌دهند که آنچه به‌نظر می‌آید مدارهای خوشه‌بندی‌شده‌ی تحت تأثیر یک دنیای نامرئی است، احتمالاً چیزی جز توهم نیست. در سال ۲۰۲۰، نویسندگان مطالعه‌ای دیگر که با استفاده از پیمایش انرژی تاریک (DES) انجام شد، به همین نتیجه‌ی کلی رسیدند. براساس استدلال لاولر، وقتی هنوز مطمئن نیستیم که اصلا چیزی به نام سیاره نهم وجود دارد، چرا باید به دنبال توضیحی پیچیده‌تر برای آن باشیم؟

نکته‌ی اساسی مسئله این است که ما با داده‌های آماری محدود سروکار داریم: تعداد اجرام فرانپتونی بسیار دور شناخته‌شده برای تأیید قطعی هر فرضیه‌ای بسیار کم است. پدرو برناردینلی، اخترشناس مؤسسه تحقیقاتی فشرده‌سازی داده‌ها در اخترفیزیک و کیهان‌شناسی دانشگاه واشنگتن، می‌گوید: «دیدگاه شک‌گرایانه‌ی کنونی این است که ما به اندازه‌ی کافی داده نداریم که بتوانیم در این مورد قضاوت کنیم.» او می‌افزاید: «من تا حد زیادی قانع شده‌ام که احتمالاً چنین سیاره‌ای وجود ندارد. اما همچنین فکر می‌کنم که نادیده‌گرفتن جست‌وجوی آن هم احمقانه است.»

خوشبختانه، جست‌وجوی سیاره نهم به‌زودی بسیار آسان‌تر خواهد شد.

در ماه مه ۲۰۲۴، یک دوربین تقریباً سه‌هزار کیلوگرمی به اندازه‌ی یک خودرو از محل ساخت خود در کالیفرنیا به قله‌ای در شیلی منتقل شد. این دوربین ۳۲۰۰ مگاپیکسلی که بزرگ‌ترین دوربین جهان محسوب می‌شود، پس از پروازی ۱۰ ساعته و چندین روز رانندگی پرپیچ‌وخم و پر از دست‌انداز تا ارتفاع ۲۶۵۰ متری در رشته‌کوه سرو پاچون، بدون کوچک‌ترین خراشی به مقصد رسید. این دوربین ۱۶۸ میلیون دلاری مانند جواهری گران‌بها در تاج پادشاه، به‌تازگی در رصدخانه ورا سی. روبین نصب شد.

انتظار می‌رود که ورا سی. روبین در اوایل تابستان ۲۰۲۵ نخستین نور خود را دریافت کند. روبین به‌لطف میدان دید وسیع خود، هر شب از کل آسمان شب مشاهده‌پذیر از نیم‌کره‌ی جنوبی، تصویربرداری می‌کند و آینه‌های غول‌پیکر آن، نور ستارگان بسیار دوردست را جمع‌آوری خواهند کرد؛ بدین معنی که تقریباً هر چیزی که در آسمان می‌درخشد یا حرکت می‌کند، به تصویر کشیده خواهد شد.

چشم‌انداز موجود از کمربند کویپر که جمعیت و ساختار آن هنوز به‌طور کامل شناخته نشده است، به لطف روبین بسیار واضح‌تر خواهد شد. پس از نزدیک به چهار دهه جست‌وجو، اخترشناسان تاکنون حدود چهارهزار جرم را در آن ناحیه یافته‌اند. ماریو یوریچ، اخترشناس دانشگاه واشینگتن، می‌گوید: «با روبین، این تعداد باید به حدود ۴۰هزار برسد.» مایک براون در واکنش به این پیش‌بینی، لبخند می‌زند و می‌گوید: «آه، چه کسی به آن‌ها اهمیت می‌دهد؟» در نهایت، او به سیاره‌ی نهم چشم دوخته است و می‌گوید روبین احتمالاً آن را پیدا خواهد کرد.