Kuiperio juosta šiek tiek primena Saulės sistemos palėpę. Atrodo, kad žinome, kas ten slypi: daugumą objektų jau esame suskaičiavę ir aprašę. Vis dėlto kiekvieni nauji metai atneša atradimų, kurie sugriauna tvarkingos, iki galo užbaigtos istorijos įspūdį.
Naujausia hipotezė žengia dar toliau. Giliai šioje ledinėje srityje gali skrieti masyvus, iki šiol nepastebėtas objektas, kuris vis dėlto palieka aiškius pėdsakus mažesnių kūnų judėjime.
Ši idėja remiasi orbitų geometrijos skaičiavimais. Jei daugelis tolimų, išorinio Saulės sistemos regiono objektų išsidėsto taip, kad to neįmanoma paprastai paaiškinti vien žinomų planetų gravitacija, vadinasi, kažkas (arba kažkas praeityje) „pakoregavo“ jų orbitų tvarką.
Tokias astronomų „detektyvines“ paieškas stebėti ypač įdomu: kaltininko nepagavai už rankos, tačiau matai kreivai sudėliotas užuominas ir bandai atspėti, kas galėjo palikti tokį pėdsaką.
Kuiperio juostos plokštumos išlinkimas
Pagrindinė naujojo tyrimo išvada nėra susijusi su vienu keistu objektu ar pavieniu atveju. Kalbama apie vidutinę orbitų plokštumą tolimame Kuiperio juostos regione. Idealiu atveju, jei išorinėse Saulės sistemos srityse nebūtų papildomų masyvių kūnų, ši vidutinė plokštuma turėtų sutapti su vadinamąja Saulės sistemos nekintamąja plokštuma, kurią apibrėžia visų žinomų planetų orbitinių judesių suma.
Tačiau tam tikruose nuotolio nuo Saulės intervaluose matomas tarsi vidutinės plokštumos išlinkimas ar vietinis „susisukimas“. Tai nėra situacija, kai „vienas objektas turi keistą orbitą“. Tai kolektyvinė savybė, kuri pasireiškia statistiškai reikšmingai, nors ir su didele paklaida, nes nagrinėjama labai maža itin tolimų kūnų imtis.
Jei šis plokštumos iškreipimas nėra vien duomenų atrankos efektas, kitaip tariant, jei tai ne iliuzija, labiausiai tikėtinas paaiškinimas būtų gravitacinis. Paprasčiausias kandidatas – papildomas, planetos masę turintis objektas įstrižoje orbitoje, kuris per milijonus ar milijardus metų „suderino“ mažesnių kūnų orbitinių plokštumų posvyrius ir mazgų padėtis.
Čia prasideda painiava, nes lengva viską suplakti į vieną su „Devintosios planetos“ hipoteze ir tuo apsiriboti. Tačiau mokslinėje literatūroje egzistuoja kelios tarpusavyje nepriklausomos idėjos apie galimus masyvius kūnus Saulės sistemos pakraščiuose, ir jos aiškina skirtingus reiškinius.
Viena iš jų – vadinamoji „Planetos Y“ versija – kalba apie hipotetinį objektą, esantį gerokai arčiau nei klasikiniai „Devintosios planetos“ scenarijai. Tai galėtų būti uolinė arba ledo planeta, kurios masė būtų nuo artimos Merkurijaus masei iki maždaug Žemės masės, o orbitos nuotolis siektų šimtą ar kelis šimtus astronominių vienetų. Tokiam objektui nebūtina būti taip toli, kaip siūlo radikaliausios hipotezės. Jis daugiausia veiktų tolimų orbitų plokštumas ir jų posvyrius, tačiau nebūtinai paaiškintų garsųjį ekstremalių transneptūninių objektų perihelių susitelkimą.
Šis skirtumas svarbus, nes parodo, kad viena hipotetinė planeta neprivalo iš karto paaiškinti visų pastebėtų anomalijų. Išorinė Saulės sistema gali būti gerokai sudėtingesnė, o dalis efektų gali kilti dėl kitų priežasčių: stebėjimų atrankos šališkumo, senosios dujų milžinių migracijos ar net seniai įvykusių artimų žvaigždžių praskridimų pro jauną Saulę.
Sąžiningiausia formuluotė būtų tokia: tai atskira, nuo kitų hipotezių nepriklausoma tyrimų kryptis, paremta kitu stebimuoju signalu ir vedanti prie kitokio galimo „kaltininko“ parametrų rinkinio.
Kodėl taip sunku tai patikrinti?
Pagrindinė problema, kalbant apie Kuiperio juostą, yra ta, kad tai labai blanki, labai tolima ir stebėjimams nepatogi sritis. Aptinkame tik tuos objektus, kurie savo ištęstose orbitose kaip tik dabar yra pakankamai priartėję prie Saulės, kad būtų įžiūrimi. Prie šio sunkumo prisideda ir tai, kad didieji dangaus apžvalgos projektai ne visada vienodai dažnai ir vienodai jautriai stebi visas dangaus sritis. Kitaip tariant, turima objektų imtis tikrai nėra atsitiktinė visos populiacijos atranka.
Dėl šios priežasties ypač svarbu, kaip apskaičiuojama vidutinė orbitų plokštuma ir kaip įvertinamas stebėjimų šališkumas. Naujausiose analizėse daug dėmesio skiriama metodams, kurie būtų kiek įmanoma nepriklausomi nuo to, kur ir kaip dažnai buvo nukreipti teleskopai. Tokie metodai padeda atskirti, ar matomas efektas kyla iš pačių stebėjimo sąlygų geometrijos, ar iš tikrosios Saulės sistemos struktūros.
Net ir patobulinus metodiką, išlieka negailestinga statistika: labai tolimų, gerai išmatuotų orbitų kol kas žinome nedaug. Dėl to stebimas efektas gali būti tik vidutiniškai statistiškai reikšmingas, tačiau kartu itin viliojantis interpretacijų požiūriu. Saulės sistemos dinamikoje tai dažna situacija: signalas atrodo įtikinamas, bet kol imtis nepadidės, visada bus rizika, kad tai tėra fluktuacija arba atrankos artefaktas.
Patikimiausias testas gana aiškus: reikia aptikti gerokai daugiau tolimų objektų ir patikrinti, kas nutiks vidutinės plokštumos „susisukimui“. Ar jis išliks, sustiprės, išnyks, o gal keisis kitaip? Jei tai tikras fizinis dinaminis poveikis, papildomi duomenys turėtų jį tiksliai apibrėžti. Tam reikalingos plataus lauko ir itin gilių stebėjimų programos, kurios kryptingai ir tolygiai tirtų išorinį Saulės sistemos regioną.
Gali būti ir taip, kad vietoje tiesioginio planetos aptikimo pavyks įtikinamai parodyti, jog tam tikrame masių ir nuotolių intervale jos paprasčiausiai nėra. Mokslo požiūriu tai taip pat būtų laimėjimas: neliktų patogaus „viską paaiškinančios paslėptos planetos“ sprendimo, todėl tektų grįžti prie sudėtingesnių mechanizmų – Neptūno migracijos istorijos, rezonansinių sąveikų arba aiškinimosi, kaip išorinis Saulės sistemos regionas buvo „išskaptuotas“ ankstyvaisiais sistemos gyvavimo laikais.
Kas galėtų imituoti planetos poveikį, net jei jos ten nėra?
Prieš į sąsiuvinį įrašant dar vieną hipotetinę planetą, verta žengti ne itin populiarų, bet būtina žingsnį: patikrinti, ar panašaus signalo neįmanoma paaiškinti ir be papildomos masės. Išorinė Saulės sistemos dalis per milijardus metų patyrė ne tik pastovią planetų gravitaciją, bet ir jų migraciją, rezonansines sąveikas bei lėtus kolektyvinius efektus. Kartais visa sistema gali „sustatyti“ orbitų populiaciją taip, kad tai primena vieno aiškaus kaltininko veikimą, nors iš tikrųjų tai – daugybės smulkių postūmių rezultatas.
Pirmasis įtariamasis tokiais atvejais – stebėjimų atrankos šališkumas. Jei teleskopai dažniau nukreipiami į tam tikras dangaus sritis, o tolimi objektai aptinkami daugiausia tada, kai yra arčiau Saulės, labai lengva netyčia sudaryti imtį su bendromis geometrinėmis ypatybėmis. Tai panašu į bandymą spręsti apie žmonių muzikos skonius vien iš tų, kurie atėjo į konkretų koncertą: išvada bus teisinga šiai grupei, bet nebūtinai visai populiacijai.
Antrasis kandidatas – Neptūno praeitis ir rezonansų juosta, galinti keisti orbitas tarsi tekintojo staklės. Milžinių migracija nebuvo ramus, tylus planetų pasislinkimas. Tai procesas, galėjęs destabilizuoti vienas orbitų populiacijas, o kitas – „įkalinti“ rezonansuose, paliekant sudėtingą raštą, kurį šiandien skaitome kaip senų dinaminių įvykių kroniką. Jei vidutinė tolimų Kuiperio juostos objektų plokštuma iš tiesų yra iškreipta, tai gali būti tokios migracijos „aidas“, o ne dabartinis paslėptos planetos poveikis.
Trečioji galimybė skamba egzotiškai, tačiau yra visiškai realistiška. Išorinę Saulės sistemos dalį galėjo švelniai „pastumti“ pro jauną Saulę praskridusi kita žvaigždė, tuo metu, kai mūsų žvaigždė dar formavosi gimtojoje žvaigždžių sankaupoje. Kartais pakanka vieno pakankamai artimo praskridimo tinkamu metu, kad tolimų objektų populiacija įgytų bendrą plokštumos posvyrį ar orientaciją, kuri vėliau būtų ilgainiui įtvirtinta tolimesnėje dinamikoje. Toks pėdsakas nereikalauja papildomos planetos: jis liudytų apie praeitį, kurios tiesiogiai nebematome, bet galime atkurti iš padarinių.
Įdomiausia tai, kad kiekvienas iš šių scenarijų numato skirtingus tikrinimo būdus. Jei signalas kyla iš stebėjimų atrankos šališkumo, didelė ir tolygi nauja imtis turėtų jį paprasčiausiai „ištirpdyti“. Jei tai Neptūno migracijos „parašas“, panašių požymių turėtume ieškoti ir kituose populiacijos parametruose – pavyzdžiui, ekscentricitetų bei rezonansų pasiskirstyme. Jei priežastis – senas žvaigždės praskridimas, teoriniai modeliai, simuliuojantys Saulės sistemos evoliuciją gimtojoje sankaupoje, turėtų prognozuoti panašų itin tolimų orbitų pasiskirstymą, kokį jau dabar bandome fiksuoti stebėjimais.
