私たちの太陽系には 8 つの惑星がありますが、科学者の中には 9 番目の惑星が存在するかもしれないと言う人もいます。これは冥王星愛好家だけの意見ではありません。太陽系の暗い端に広大な未発見の世界が潜んでいるという証拠があります。今回、新たな研究で、太陽系外縁部の奇妙な現象が、暗黒物質の存在に関する別の考え方である修正重力理論によって説明できることが判明した。
19 世紀に、天王星の軌道を測定していた天文学者は、観測と予測の間にいくつかの矛盾があることに気づき、天王星は大きな未知の天体の重力の影響を受けていると結論付けました。案の定、海王星はすぐに発見されました。
2016年、天文学者たちは同様の予測を立てた。カイパーベルトにある6つの氷の天体の奇妙な軌道パターンに基づいて、地球約10個分の質量を持つ未知の惑星が密かにそれらを引っ張っている可能性がある。他の天体や太陽の傾きからのさらなる証拠も、この推測を強めているようです。
しかし、他の科学者は、惑星間の重力による「バンパーカー」相互作用、遠く離れた岩石や氷の円盤、さらには小さなブラックホールなど、別の説明を提案している。今回、研究者チームは、重力理論そのものを見直すというさらに大胆なアイデアを思いついた。
これは思っているほどとんでもないことではありません。ニュートンの万有引力の法則は、宇宙の大規模な構造と運動をうまく説明しますが、場合によっては不十分です。 1世紀以上にわたり、暗黒物質は宇宙モデルにニュートンの法則によって残された穴を埋める最初の選択肢でした。この神秘的な物質は宇宙に浸透していると考えられており、光を反射したり放出したりせず、その強い重力によってのみ通常の物質と相互作用します。
暗黒物質は広く受け入れられていますが、それを探す多くの実験にもかかわらず、直接検出されたことはありません。一部の科学者は、ニュートンの重力の法則を調整する必要があるかもしれないと考えています。たとえば、低加速度では、重力の影響がニュートンの説明よりも強くなり、暗黒物質の必要性がなくなる可能性があります。このモデルは修正ニュートン力学 (MOND) と呼ばれており、これを裏付ける証拠が最近、星団や 150 以上の銀河で発見されました。
新しい研究では、理論物理学者がプラネット ナインを見つけるために使用されるデータセットに MOND を適用しました。彼らのモデルによると、MONDが機能している場合、太陽系外縁部のいくつかの天体の軌道は、数百万年にわたって天の川銀河の重力場と一致するはずだ。研究チームは驚いたことに、これらの天体の軌道クラスターが太陽系の観測結果と完全に一致していることを発見した。
研究論文の共著者であるハーシュ・マトゥール氏は、「この合意は衝撃的だ。MONDは銀河規模の観測を非常によく説明しているが、太陽系外縁部に明らかな影響があるとは予想していなかった」と述べた。
この研究は興味深いものですが、データセットがまだ小さく、他にも多くの説明が考えられることを研究チームは認めています。それまでの間、暗黒物質とプラネット・ナインの探索は継続される可能性がある。
「結果が何であれ、この研究は、重力をテストし、物理学における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の可能性を浮き彫りにする」と研究共著者のキャサリン・ブラウン氏は述べた。
この研究は Acta Astromica に掲載されました。