太陽系の外縁には別の惑星が隠れている可能性もあるし、重力の法則の変化の証拠もあるかもしれない。二人の理論物理学者は、プラネット・ナインの探索のきっかけとなったのと同じ観測が、もともと銀河の回転を理解するために開発された修正重力法則が太陽系内に存在する証拠である可能性があると報告している。
太陽から 40 億マイルという驚異的な距離にある太陽系の外縁に位置するカイパー ベルト天体 (KBO) のアーティストの印象。画像出典: NASA、ESA、G.Bacon (STScI)
ケース・ウェスタン・リザーブ大学の物理学教授であるハーシュ・マーサー氏とハミルトン大学の物理学准教授であるキャサリン・ブラウン氏は、太陽系外天体に対する天の川銀河の影響を研究した後、重力の法則が修正ニュートン力学（MOND）と呼ばれる理論に支配されている場合、この結論を下した。
MOND は、アイザック ニュートンの有名な重力の法則がある程度有効であると提案しています。つまり、ニュートンの法則によって予測される重力加速度が十分に小さくなると、MOND は別の重力挙動がそれに代わることを許可します。
銀河規模でのMONDの観測に成功したことが、一部の科学者がMONDが「暗黒物質」に取って代わることができると信じている理由である。 「暗黒物質」は、重力の影響はあるものの光を発しない仮想的な物質の形態を表すために物理学者によって使用される用語です。
「MONDは銀河規模の観測を非常によく説明していますが、それが太陽系の外側に重大な影響を与えるとは予想していませんでした」とマトゥール氏は語った。
彼らの結果は最近、Acta Astronomica に掲載されました。
マザーとブラウンは以前、銀河のダイナミクスに対する MOND の影響を研究しました。しかし、2016年に天文学者らが太陽系外縁部の一部の天体にはプラネット・ナインで説明できる軌道異常があると発表した後、MONDの局所的影響に興味を持つようになった。
軌道の異常は歴史的な発見につながりました。海王星は近くの天体の軌道に対する重力によって発見され、水星の小さな前方推力はアインシュタインの一般相対性理論を裏付ける初期の証拠を提供し、天文学者は最近軌道力学を利用して天の川銀河の中心に超大質量ブラックホールの存在を推測しました。
ブラウン氏は、MONDの予測がプラネット・ナイン探索のきっかけとなった観測結果と一致しない可能性があることに気づいた。 「プラネット・ナイン仮説を裏付けるデータが事実上MONDを除外するかどうかを知りたかったのです」と彼女は言う。
その代わりに、マッサーとブラウンは、MOND が天文学者が観察したクラスタリングを正確に予測したことを発見しました。彼らは、何百万年もかけて、太陽系外縁部のいくつかの天体の軌道が、天の川銀河自体の重力場によって一直線になるように引き寄せられると信じています。
「プラネット 9 のデータセット内の天体の軌道と天の川自体の重力場を比較したところ、驚くほど一致していることがわかりました」とマザー氏は語った。
著者らは、現在のデータセットは小さいため、他の可能性が正しいことが判明する可能性があると警告しています。たとえば、他の天文学者は、軌道の特殊性は観測バイアスの結果であると信じています。
「結果が何であれ、この研究は、重力をテストし、物理学の基本的な疑問を研究するための実験室としての太陽系外縁部の可能性を浮き彫りにしている。」とブラウン氏は語った。