Nuove prove sull'esistenza di un nono pianeta nel sistema solare

Per la prima volta, gli astronomi hanno raccolto convincenti prove matematiche dell'esistenza di un nono pianeta ai confini del sistema solare. E quando a firmare l'articolo sono forse le due più importanti figure nello studio del sistema solare esterno, la ricerca si è rapidamente fatta largo all'interno della comunità scientifica.

Secondo i calcoli di Konstantin Batygin e Mike Brown del Caltech, l'oggetto avrebbe una massa pari a 10 volte quella terrestre e orbiterebbe 20 volte più in là di Nettuno -- in altre parole, impiegherebbe tra i 10 e i 20 mila anni a completare una singola orbita intorno al Sole.

È importante notare che l'ipotetico pianeta non è ancora stato osservato direttamente, né si conosce la sua eventuale posizione: la sua presenza è stata confermata solo da modelli matematici e simulazioni computerizzate.

"Questo sarebbe davvero il nono pianeta," spiega Brown, scopritore di 36 oggetti trans-nettuniani, di cui numerosi pianeti nani (compreso Eris, l'oggetto responsabile della rimozione di Plutone dall'albo dei pianeti). "Solo due pianeti sono stati scoperti dopo l'antichità, e questo sarebbe il terzo. C'è ancora una notevole fetta del sistema solare che è ancora là fuori e aspetta di essere scoperta, il che è piuttosto emozionante."

Con 5000 masse plutoniane, l'ipotetico oggetto rientrerebbe facilmente nell'attuale definizione di pianeta. Data la sua massa e la sua elevata distanza dal Sole, infatti, avrebbe il più grande dominio gravitazionale di qualunque pianeta del sistema solare. "Sarebbe il più pianeta di tutti i pianeti del sistema solare," scherza Brown.

La scoperta è stata effettuata analizzando le orbite di alcuni tra gli oggetti più lontani mai osservati nel sistema solare.

"Nonostante inizialmente fossimo piuttosto scettici riguardo l'esistenza di questo pianeta, continuando ad analizzare la sua orbita e le sue influenze sul sistema solare esterno, ci siamo convinti che sia davvero là fuori," spiega Batygin. "Per la prima volta in oltre 150 anni, ci sono prove concrete che il censimento planetario del sistema solare sia incompleto."

Le analisi hanno raggiunto un punto di svolta quando Brown e Batygin hanno preso in mano una ricerca di Chad Trujillo e Scott Sheppard effettuata nel 2014. Lo studio si era concentrato sulle orbite di 13 oggetti della Fascia di Kuiper, giungendo alla conclusione che un piccolo pianeta dovesse esistere ai confini del sistema solare. Rivisitando i sei più lontani oggetti studiati da Trujillo e Sheppard, Brown e Batygin si sono accorti che le loro orbite ellittiche erano tutte allineate tra di loro, nonostante i loro apogei fossero in continuo spostamento.

"È come avere un orologio con sei lancette che si muovono a velocità diverse e alzi gli occhi proprio quando sono tutte nella stessa posizione," spiega Brown. Le probabilità che ciò accada, secondo i ricercatori, sono meno di una su cento. E se questo indizio non fosse sufficiente, tutte le orbite sono inclinate di 30 gradi nello stesso verso rispetto all'eclittica, il piano lungo cui orbitano gli otto pianeti conosciti. Da un punto di vista puramente statistico, le probabilità si abbassano allo 7 su mille. "In pratica, non può essere una coincidenza," spiega Brown. "Così abbiamo capito che ci doveva ssere qualcosa che stesse plasmando queste orbite."

I ricercatori si sono prima concentrati su un'ipotetica e vasta popolazione di oggetti della fascia di Kuiper -- talmente tanti da esercitare un'attrazione gravitazionale in grado di modificare le orbite degli oggetti studiati. Tuttavia, le simulazioni hanno prodotto una fascia di Kuiper 100 volte più massiccia di quella osservata.

Così, i due ricercatori hanno deciso di simulare l'influenza gravitazionale di un ipotetico pianeta. Il risultato? Tutti i parametri orbitali degli oggetti erano riprodotti fedelmente -- tranne l'eccentricità. "Vicini, ma non abbastanza," commenta Batygin.

Poi, piuttosto casualmente, i due ricercatori hanno spostato l'ipotetico pianeta su un'orbita anti-allineata, ovvero una traiettoria il cui perielio è simmetricamente opposto rispetto a quello di tutti gli altri oggetti e pianeti del sistema solare. Improvvisamente, anche le eccentricità degli oggetti nella simulazione hanno assunto i valori osservati.

"La nostra prima reazione è stata che la geometria orbitale non potesse essere giusta. Una tale configurazione non può essere stabile nel lungo termine, perché, prima o poi, i pianeti e questi oggetti si scontrerebbero," spiega Batygin. Tuttavia, la simulazione ha prodotto una risonanza orbitale che, come quella di Plutone e Nettuno, impedisce agli oggetti di scontrarsi contro il nono pianeta, il tutto grazie ad uno scambio di energia. "Anche dopo tutto ciò, ero molto scettico. Non avevo mai visto nulla di simile nella meccanica celeste."

Passo dopo passo, però, i due ricercatori si sono dovuti lasciar convincere. "Una buona teoria non spiega solamente ciò che volevi spiegare all'inizio," prosegue Batygin. "Una buona teoria dovrebbe spiegare anche le cose che non avevi intenzione di spiegare e fare previsioni che sono verificabili."

Le parole di Batygin non sono casuali: l'influenza gravitazionale del nono pianeta, infatti, è in grado di spiegare le misteriose orbite di Sedna e 2012 VP113, due corpi che, secondo le simulazioni, erano normali oggetti della fascia di Kuiper, prima di essere espulsi sulle loro orbite attuali proprio dalla gravità del nono pianeta.

Come se non bastasse, la simulazione ha prodotto anche degli oggetti su orbite a grandi inclinazioni. "Di colpo, ci siamo accorti che oggetti simili esistono davvero," spiega Brown. Recentemente, sono stati scoperti almeno quattro oggetti più o meno perpendicolari rispetto al piano di Nettuno. "Abbiamo inserito le posizioni di questi oggetti e le loro orbite, e abbiamo trovato conferma nella simulazione," spiega Brown. "Quando l'ho visto, la mia mascella è quasi caduta."

"Quando la simulazione ha allineato gli oggetti della fascia di Kuiper e ha prodotto oggetti come Sedna, pensavamo di aver preso due piccioni con una fava," spiega Batygin. "Ma con l'esistenza di questo pianeta in grado di spiegare anche le orbite perpendicolari, abbiamo preso anche un terzo piccione di cui non ci eravamo nemmeno accorti."

Nonostante la presenza del nono pianeta sia ancora da confermare, gli scienziati hanno già iniziato a speculare sulle sue possibili origini. Il modello attuale sulla formazione del sistema solare prevede che quattro nuclei planetari abbiano accumulato attorno a sé tutto il gas a disposizione, evolvendosi nei quattro giganti gassosi che vediamo oggi. "Tuttavia, non c'è motivo per non credere che i nuclei fossero cinque invece di quattro," prosegue Brown. Inoltre, il quinto nucleo planetario potrebbe essere stato espulso proprio dagli altri quattro.

"Penso che l'articolo di Batygin e Brown sia il primo a dimostrare con convinzione l'esistenza di questo pianeta e a definire con buona approssimazione la sua orbita," spiega Alessandro Morbidelli dell'Observatoire de la Cote d'Azur. "È uno studio molto convincente."