Nuove possibili tracce gravitazionali di un nono pianeta nel sistema solare

Poco più di un mese fa, due astronomi avevano catturato l'attenzione della comunità scientifica, annunciando la scoperta di importanti indizi a favore della presenza di un massiccio pianeta nella periferia del sistema solare. Nonostante tale pianeta non sia ancora stato osservato - e perciò la sua natura rimane tutt'oggi quella di "pianeta ipotetico" - gli indizi a favore della sua esistenza si stanno facendo sempre più importanti.

I periodi orbitali dei sei KBO rispetto a quello dell'ipotetico nono pianeta. Source: arXiv:1603.02196v1

Ora, altri tre ricercatori del Lunar and Planetary Laboratory presso l'Università dell'Arizona sostengono di aver osservato nuove tracce gravitazionali lasciate dal nono pianeta. La nuova analisi si è concentrata sui sei più lontani oggetti della fascia di Kuiper, o KBO. Analizzando i loro moti orbitali, i ricercatori sono giunti alla conclusione che questi sei membri della gelida periferia del sistema solare potrebbero essere intrappolati in una risonanza orbitale con il nono pianeta.

Le ricostruzioni delle dinamiche orbitali suggeriscono che questi sei mondi abbiano partecipato a un numero limitato di incontri gravitazionali con il nono pianeta. Gli incontri sarebbero stati sufficienti a spostare i sei KBO sulle orbite eccentriche ed inclinate in cui si trovano oggi, ma allo stesso tempo li avrebbero anche portati a orbitare in risonanza con il nono pianeta, escludendo così la possibilità di nuovi incontri più estremi che si sarebbero potuti concludere con la completa espulsione dei KBO dal sistema solare. Un meccanismo simile è all'opera tra Plutone e Nettuno, e impedisce che il gigante ghiacciato spedisca il pianeta nano su una traiettoria di fuga dalla nostra casa celeste.

Le due possibili orbite del nono pianeta: una inclinata di 18°, l'altra di 48°. Le aree nere sono quelle in cui il pianeta non si può attualmente trovare. Source: arXiv:1603.02196v1

I ricercatori si sono concentrati su Sedna, 2010 GB174, 2004 VN112, 2012 VP113, (148209) e 2013 GP136. Questi sei lontani mondi sono tutti caratterizzati da semiassi maggiori di oltre 150 unità astronomiche. Le loro inclinazioni orbitali rispetto all'eclittica vanno da 11.9 a 33.5 gradi - numeri non particolarmente degni di nota per quanto riguarda la fascia di Kuiper. Tuttavia, questi mondi vantano eccentricità fuori dal comune - in tutti i casi maggiori di 0.7 - il che suggerisce che in passato siano stati oggetti di forti perturbazioni orbitali.

"Un sintomo delle risonanze orbitali è che i periodi orbitali dei KBO dovrebbero essere tra di loro pari a rapporti tra numeri interi piccoli," scrivono i ricercatori. "Esaminando i periodi orbitali e ordinandoli dal più lungo a quello più corto (dunque ponendo il periodo di Sedna come primo), il rapporto tra il periodo di Sedna e quello degli altri cinque KBO risulta essere, rispettivamente: 1.596, 1.993, 2.666, 3.303, 6.115." Questi valori sono sufficientemente vicini ai rapporti 8/5, 2/1, 8/3, 10/3 e 6/1 da aver spinto i ricercatori a proseguire le loro analisi. "I loro semiassi maggiori e l'incertezza associata sono i seguenti: 506.84 ± 0.51, 350.7 ± 4.7, 319.6 ± 6.0, 265.8 ± 3.3, 221.59 ± 0.16, 149.84 ± 0.47."

Successivamente, i ricercatori hanno valutato tre scenari di risonanza orbitale tra Sedna e l'ipotetico nono pianeta: 2/1, 3/2 e 4/3. Le simulazioni mostrano che il caso più interessante è senza dubbio quello di una risonanza orbitale 3 a 2, la quale produce risonanze 5/2, 3/1, 4/1, 5/1 e 9/1 per gli altri cinque oggetti.

Dati alla mano, gli scienziati hanno valutato le implicazioni di questi risultati sulla posizione attuale del pianeta fantasma. Le simulazioni hanno permesso ai ricercatori di ottenere le due più probabili orbite su cui si potrebbe attualmente trovare il nono pianeta, messo che esista davvero: una inclinata di 18 gradi rispetto all'eclittica (e quindi in pratica coplanare alle orbite dei sei KBO) e una inclinata i 48 gradi. In entrambi i casi, l'orbita avrebbe un semiasse maggiore di 665 unità astronomiche e un periodo orbitale di 17111 anni circa. Ciascuna delle due opzioni di inclinazione ha i propri vantaggi a livello di stabilità dinamica, il che rende le rende egualmente interessanti e plausibili.

I ricercatori concordano con la massa di dieci Terre indicata dagli studi precedenti, suggerendo però che, nel caso dell'inclinazione di 48 gradi, l'ipotetico pianeta potrebbe essere leggermente più massiccio.

Riguardo la posizione attuale del nono pianeta, i dati hanno permesso ai tre ricercatori di escludere poco più della metà di ciascuna orbita. A seconda che il pianeta, sempre che esista, sia leggermente più massiccio o leggero, le aree escluse diventerebbero un po' più grandi o piccole, rispettivamente.

L'analisi, a detta degli stessi autori dello studio, si è rivelata particolarmente difficile a causa delle grandi incertezze nei parametri orbitali di questi lontani mondi. I risultati, pertanto, sono da prendere con le pinze.

"Le nostre analisi supportano l'ipotesi di un distante pianeta, ma non dovrebbero essere considerate prove definitive della sua esistenza," ammettono i ricercatori. "I rapporti tra i periodi orbitali sono caratterizzati da significative incertezze, perciò le coincidenze osservate potrebbero essere semplicemente dovute al caso, visto il numero ridotto di oggetti analizzati. Nonostante ciò, la possibilità di risonanze orbitali potrebbe essere usata in futuro per prevedere e scoprire ulteriori pianeti massicci nel sistema solare esterno, fornendo un motivo in più per continuare a studiare le dinamiche del sistema solare."