新たな世界の異常な軌道は第9惑星を示唆している

2016年初頭、 2人の惑星科学者が、冥王星の軌道をはるかに超えた太陽系の奥深くに、ゴースト惑星が潜んでいると発表しました。彼らの主張は、遠方の氷惑星の奇妙な軌道に基づいており、このいわゆる「プラネット・ナイン」と呼ばれる惑星の発見競争を瞬く間に巻き起こしました。この惑星の質量は地球の約10倍と推定されています。「この惑星には、まさに磁力のようなものがあります」と、イェール大学の天文学者グレゴリー・ラフリン氏は述べています。「つまり、私たちの太陽系で地球の10倍の質量を持つ惑星が発見されれば、科学的に比類のない発見となるでしょう。」

天文学者たちは今、別の遠方の惑星（おそらく準惑星ほどの大きさ）を発見したと報告している。その軌道は非常に奇妙で、第9惑星に追従していた可能性が高い。この天体は、カリフォルニア工科大学の天文学者コンスタンチン・バティギンとマイケル・ブラウンによる特定の予測を裏付けるものだ。彼らは第9惑星の存在を初めて主張した。「これは第9惑星の存在を証明するものではありません」と、ミシガン大学の天文学者で今回の論文の共著者であるデイビッド・ガーデスは述べている。「しかし、太陽系にこのような天体が存在することは、第9惑星の存在を裏付けるものと言えるでしょう。」

ガーデス氏とその同僚たちは、ダークエネルギーサーベイのデータの中にこの新天体を発見した。ダークエネルギーサーベイは、太陽系面よりはるかに高い領域を観測することで宇宙の膨張の加速を探るプロジェクトである。太陽系内の天体は主に太陽系面内を周回するため、この観測手段は太陽系内の天体を発見するには不向きである。しかし、まさにそこがこの新天体の特異性である。その軌道は太陽系面に対して54度傾いているのだ。ガーデス氏はこの現象を予想していなかった。しかし、バティギン氏とブラウン氏はこれを予言していた。

2年前、バティギン氏とブラウン氏は、カイパーベルト天体と呼ばれる少数の遠方惑星の特異な軌道に基づき、プラネット・ナインの存在を主張した。これらの少数の惑星は太陽系の同じ象限に向かって外側にループしており、これは偶然に起こる可能性が極めて低い現象である。バティギン氏とブラウン氏は、これらの惑星を奇妙な軌道に導いているのは、第9惑星であるに違いないと主張した。

さらに、バティギン氏とブラウン氏は、時間の経過とともに、第9惑星の重力がこれらのカイパーベルトの天体を現在の平面から押し出し、これまで以上に高い軌道傾斜角へと向かわせるとも予測した。天文学者はすでに、太陽系の面に対して垂直に太陽を周回する奇妙な世界群を発見しているが、2つの種族の間を遷移する天体を捉えたことはなかった。「そのような軌道に何かを置く実際の方法はありませんが、それはまさに私たちが第9惑星から予測したことなのです」とブラウン氏は述べた。バティギン氏は、この新しい天体が彼らのモデルに非常に完璧に適合しているため、まるでシミュレーションのデータポイントの1つのように見えると指摘する。「良い理論はデータを再現しますが、偉大な理論は新しいデータを予測します」と同氏は述べた。

ダークエネルギーサーベイは2014年後半に、この新しい天体の証拠を初めて検出した。ガーデス氏と同僚たちはそれ以来、何年もかけてその軌道を追跡し、その起源を解明しようとしてきた。新しい論文では、既知の太陽系内でこの天体のシミュレーションを何度も実行した方法について説明している。一度に45億年ずつ時計を進めたり戻したりしたが、天体がなぜこのように傾いた軌道に着陸したのかは説明できなかった。バティギン氏とブラウン氏の予測と完全に一致する特徴を持つ第9惑星を追加して初めて、この奇妙な軌道にようやく意味が分かった。「シミュレーションに第9惑星を入れた瞬間、この天体のような天体が形成されるだけでなく、間違いなく形成されるのです」と、ミシガン大学の大学院生で新しい論文の筆頭著者であるジュリエット・ベッカー氏は述べた。第9惑星との強力で持続的な相互作用が、天体の傾斜角を増幅させ、太陽系の面から遠ざける唯一の方法であると思われる。 「カイパーベルトにこれほど傾斜角の大きい天体を配置する合理的な方法は他にありません」とバティギン氏は述べた。「第9惑星の存在を裏付ける根拠は、今や真に素晴らしいものになったと思います。」

他の天文学者たちはそこまで確信を持っていない。その理由の一つは、初期の太陽系が依然として謎に包まれていることだ。科学者たちは、太陽は星団の中で誕生したと考えている。つまり、初期の惑星は他の恒星と何度も接近し、現在では不可能と思われるような軌道をたどった可能性があるのだ。さらに、恒星が散り散りになった後も、初期の太陽系にはおそらく何万もの準惑星があり、それらの重力が、この新しい天体「2015 BP519」をそのような奇妙な軌道に押しやる役割を果たした可能性がある。「私にとって、第9惑星は、太陽系がどのようにして形成されたかを示す数ある可能性のうちの一つです」と、この研究には関わっていないクイーンズ大学ベルファストの天文学者ミシェル・バニスター氏は述べた。「それは可能性のあるアイデアです」。しかし現時点では、それは単なるアイデアに過ぎない。

しかし、天文学者がより広い宇宙を観測すると、この考えはそれほど驚くべきことではないようだ。地球の2倍から10倍の質量を持つ惑星は銀河系全体に非常に多く存在するため、私たちの太陽系にそのような惑星が存在しないのは奇妙なことだ。「もしそれが私たちの太陽系に存在していなければ、つまり、それほど大きなリスクを負っていなければ、この仮説はほぼ間違いなく正しいでしょう」とラフリン氏は述べた。「ただ、あまりにも驚くべき事実だからこそ、私はためらってしまうのです」。太陽系内に9番目の惑星が発見されれば、それは変革をもたらすだけでなく、非常に刺激的な出来事になるだろうと彼は語った。「科学的手法の劇的な裏付けとなり、真実が裁かれる現代において、非常に新鮮な体験となるでしょう」

オリジナルストーリーは、数学、物理科学、生命科学の研究の進展や動向を取り上げることで科学に対する一般の理解を深めることを使命とする、シモンズ財団の編集上独立した出版物であるQuanta Magazineから許可を得て転載されました。