Vissa objekts konstiga banor längst bort i vårt solsystem, hypotesen av vissa astronomer är formad av en okänd nionde planet, kan istället förklaras av den kombinerade gravitationskraften hos små föremål som kretsar runt solen bortom Neptunus, säger forskare.

Den alternativa förklaringen till den så kallade "Planet Nine"-hypotesen, lagt fram av forskare vid University of Cambridge och American University of Beirut, föreslår en skiva som består av små isiga kroppar med en sammanlagd massa som är så mycket som tio gånger jordens. I kombination med en förenklad modell av solsystemet, gravitationskrafterna hos den hypotesiska skivan kan förklara den ovanliga omloppsarkitekturen som vissa objekt uppvisar vid solsystemets yttre delar.

Även om den nya teorin inte är den första som föreslår att gravitationskrafterna hos en massiv skiva gjord av små föremål skulle kunna undvika behovet av en nionde planet, det är den första teorin som kan förklara de signifikanta särdragen i de observerade banorna samtidigt som den tar hänsyn till massan och gravitationen hos de andra åtta planeterna i vårt solsystem. Resultaten redovisas i Astronomisk tidskrift .

Bortom Neptunus omloppsbana ligger Kuiperbältet, som består av små kroppar som blivit över från solsystemets bildande. Neptunus och de andra jätteplaneterna påverkar gravitationsobjekten i Kuiperbältet och bortom, kollektivt kända som trans-neptuniska objekt (TNOs), som omger solen på nästan cirkulära banor från nästan alla håll.

Dock, astronomer har upptäckt några mystiska extremvärden. Sedan 2003, cirka 30 TNO:er på starkt elliptiska banor har upptäckts:de sticker ut från resten av TNO:erna genom att dela, i genomsnitt, samma rumsliga orientering. Denna typ av klustring kan inte förklaras av vår befintliga åtta-planets solsystemarkitektur och har lett till att vissa astronomer antar att de ovanliga banorna kan påverkas av existensen av en ännu okänd nionde planet.

Hypotesen 'Planet Nine' antyder att för att förklara dessa TNO:s ovanliga banor, det måste finnas en annan planet, tros vara ungefär tio gånger mer massiv än jorden, lurar i de avlägsna delarna av solsystemet och "herdar" TNO:erna i samma riktning genom den kombinerade effekten av dess gravitation och den från resten av solsystemet.

"Planet nio-hypotesen är fascinerande, men om den förmodade nionde planeten existerar, det har hittills undvikit upptäckt, " sa medförfattaren Antranik Sefilian, en Ph.D. student vid Cambridges institution för tillämpad matematik och teoretisk fysik. "Vi ville se om det kunde finnas en annan, mindre dramatiskt och kanske mer naturligt, orsaken till de ovanliga banorna vi ser i vissa TNO:er. Vi trodde, snarare än att tillåta en nionde planet, och sedan oroa dig för dess bildning och ovanliga omloppsbana, varför inte bara redogöra för tyngdkraften hos små föremål som utgör en skiva bortom Neptunus omloppsbana och se vad den gör för oss?"

Professor Jihad Touma, från American University of Beirut, och hans tidigare student Sefilian modellerade den fullständiga rumsliga dynamiken hos TNO:er med den kombinerade verkan av de gigantiska yttre planeterna och en massiv, förlängd skiva bortom Neptunus. Duons beräkningar, som växte fram ur ett seminarium vid American University of Beirut, avslöjade att en sådan modell kan förklara de förvirrande rumsligt klustrade omloppsbanorna för vissa TNO:er. I processen, de kunde identifiera avstånd i skivans massa, dess "rundhet" (eller excentricitet), och framtvingade gradvisa förändringar i dess orienteringar (eller precessionshastighet), som troget återgav de yttre TNO-banorna.

"Om du tar bort planet nio från modellen och istället tillåter massor av små föremål utspridda över ett brett område, kollektiva attraktioner mellan dessa objekt kan lika gärna förklara de excentriska banor vi ser i vissa TNO:er, sade Sefilian, som är Gates Cambridge Scholar och medlem av Darwin College.

Tidigare försök att uppskatta den totala massan av objekt bortom Neptunus har bara lagt till omkring en tiondel av jordens massa. Dock, för att TNO:erna ska ha de observerade banorna och för att det inte ska finnas någon planet nio, den modell som Sefilian och Touma lagt fram kräver att Kuiperbältets sammanlagda massa är mellan några till tio gånger jordens massa.

"När man observerar andra system, vi studerar ofta skivan som omger värdstjärnan för att härleda egenskaperna hos alla planeter i omloppsbana runt den, " sa Sefilian. "Problemet är när du observerar skivan inifrån systemet, det är nästan omöjligt att se det hela på en gång. Även om vi inte har direkta observationsbevis för skivan, inte heller har vi det för Planet Nine, det är därför vi undersöker andra möjligheter. Ändå, det är intressant att notera att observationer av Kuiperbältesanaloger runt andra stjärnor, såväl som modeller för planetbildning, avslöja massiva restpopulationer av skräp.

"Det är också möjligt att båda sakerna kan vara sanna - det kan finnas en massiv skiva och en nionde planet. Med upptäckten av varje ny TNO, vi samlar in fler bevis som kan hjälpa till att förklara deras beteende."