Schematisk representation av banorna för sex av de sju extrema transneptuniska objekten (ETNO) som används för att föreslå hypotesen om "Planet Nio". Den streckade röda kurvan visar omloppsbanan för denna möjliga planet. Kredit:Wikipedia.
De dynamiska egenskaperna hos dessa asteroider, observerades spektroskopiskt för första gången med Gran Telescopio CANARIAS, föreslå ett möjligt gemensamt ursprung och ge en ledtråd till existensen av en planet bortom Pluto, den så kallade 'Planet Nine'.
År 2000 upptäcktes det första av en ny klass av avlägsna solsystemobjekt, kretsar runt solen på ett avstånd som är större än Neptunus:de "extrema transneptuniska objekten (ETNOs). Deras banor är mycket långt från solen jämfört med jordens. Vi kretsar runt solen på ett medelavstånd av en astronomisk enhet ( 1 AU vilket är 150 miljoner kilometer) men ETNO:erna kretsar i mer än 150 AU. För att ge en uppfattning om hur långt bort de är, Plutos omloppsbana är på cirka 40 AU och dess närmaste närmande till solen (perihelion) är på 30 AU. Denna upptäckt markerade en vändpunkt i solsystemstudier, och hittills, totalt 21 ETNO:er har identifierats.
Nyligen, ett antal studier har föreslagit att de dynamiska parametrarna för ETNO:erna skulle kunna förklaras bättre om det fanns en eller flera planeter med massor av flera gånger jordens massor som kretsar runt solen på avstånd av hundratals AU. Särskilt, 2016 använde forskarna Brown och Batygin omloppsbanorna för sju ETNO:er för att förutsäga existensen av en "överjord" som kretsar runt solen på cirka 700 AU. Detta intervall av massor kallas sub Neptunian. Denna idé kallas Planet Nine Hypothesis och är ett av de aktuella ämnena av intresse inom planetvetenskap. Dock, eftersom objekten är så långt borta är ljuset vi får från dem mycket svagt och hittills var det enda av de 21 transneptuniska objekt som observerats spektroskopiskt Sedna.
Nu, ett team av forskare ledda av Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) i samarbete med Complutense University of Madrid har tagit ett steg mot den fysiska karaktäriseringen av dessa kroppar, och att bekräfta eller vederlägga hypotesen om planet nio genom att studera dem. Forskarna har gjort de första spektroskopiska observationerna av 2004 VN112 och 2013 RF98, båda är särskilt intressanta dynamiskt eftersom deras banor är nästan identiska och banornas poler är åtskilda av en mycket liten vinkel. Detta tyder på ett gemensamt ursprung, och deras nuvarande banor kan vara resultatet av en tidigare interaktion med den hypotetiska planeten nio. Den här studien, nyligen publicerad i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , antyder att detta par ETNO:er var en binär asteroid som separerades efter ett möte med en planet bortom Plutos omloppsbana.
Sekvens av bilder tagna med Gran Telescopio CANARIAS (GTC) för att identifiera en av ETNO:erna som studeras i den här artikeln, 2013 RF98, där man kan se hur den rör sig under fyra nätter i följd. Nedan, höger, synliga spektra erhållna med GTC för de två objekten 2004 VN112 och 2013 RF98. De röda linjerna visar gradienterna för spektrat. Kredit:Julia de León (IAC).
För att nå dessa slutsatser, de gjorde de första spektroskopiska observationerna av 2004 VN112 och 2013 RF98 i det synliga området. Dessa utfördes i samarbete med stödastronomerna Gianluca Lombardi och Ricardo Scarpa, med OSIRIS-spektrografen på Gran Telescopio CANARIAS (GTC), beläget i Roque de los Muchachos-observatoriet (Garafía, La Plama). Det var hårt arbete att identifiera dessa asteroider eftersom deras stora avstånd innebär att deras uppenbara rörelse på himlen är mycket långsam. Sedan, de mätte sina skenbara magnituder (deras ljusstyrka sett från jorden) och räknade även om omloppsbanan för 2013 RF98, som var dåligt bestämt. De hittade detta föremål på ett avstånd av mer än en bågminut från den position som förutspåtts från efemeriderna. Dessa observationer har hjälpt till att förbättra den beräknade omloppsbanan, och har publicerats av Minor Planet Center (MPEC 2016-U18:2013 RF98) som ansvarar för identifiering av kometer och mindre planeter (asteroider) samt för mätningar av deras parametrar och orbitalpositioner.
Det synliga spektrumet kan ge viss information också om deras sammansättning. Genom att mäta spektrumets lutning, kan avgöras om de har ren is på sina ytor, som är fallet för Pluto, samt högt bearbetade kolföreningar. Spektrumet kan också indikera eventuell närvaro av amorfa silikater, som i de trojanska asteroiderna förknippade med Jupiter. De erhållna värdena för 2004 VN112 och 2013 RF98 är nästan identiska och liknar de som observerats fotometriskt för två andra ETNO:er, 2000 CR105 och 2012 VP113. Sedna, dock, det enda av dessa föremål som tidigare hade observerats spektroskopiskt, visar mycket olika värden än de andra. Dessa fem objekt är en del av gruppen av sju som används för att testa hypotesen om planet nio, vilket tyder på att alla borde ha ett gemensamt ursprung, förutom Sedna, som tros ha kommit från den inre delen av Oorts moln.
"De liknande spektrala gradienterna som observerades för paret 2004 VN112 - 2013 RF98 antyder ett gemensamt fysiskt ursprung", förklarar Julia de León, tidningens första författare, en astrofysiker vid IAC. "Vi föreslår möjligheten att de tidigare var en binär asteroid som blev obunden under ett möte med ett mer massivt föremål". För att validera denna hypotes, teamet utförde tusentals numeriska simuleringar för att se hur banornas poler skulle separera allteftersom tiden gick. Resultaten av dessa simuleringar tyder på att en möjlig planet nio, med en massa på mellan 10 och 20 jordmassor som kretsar runt solen på ett avstånd mellan 300 och 600 AU kunde paret 2004 VN112 - 2013 RF98 ha avvikit för cirka 5 och 10 miljoner år sedan. Detta kan förklara, i princip, hur dessa två asteroider, börjar som ett par som kretsar runt varandra, blev gradvis separerade i sina banor eftersom de närmade sig ett mycket mer massivt föremål vid ett visst ögonblick.
