本当の惑星Xの探索

冥王星に代わる天体の探索が始まった。この探索を率いる天文学者は、カリフォルニア工科大学のマイク・ブラウン。別名、冥王星を殺した男。彼はすでに太陽系外縁部に16個の準惑星を発見しているが、実際の惑星、つまり丸く形を整え、周囲の破片を取り除き、太陽を周回できるほどの質量を持つ天体となると、新たな候補は1つしかない。彼らはそれを惑星Xと呼んでいる。

「私たちは太陽系の外縁部に巨大惑星があるという証拠を発見しました」とブラウン氏は言う。「『巨大』というのは海王星ほどの大きさの惑星のことで、『太陽系の外縁部』というのは冥王星より10～20倍遠い惑星のことです。」

確かに、ブラウンはそのような主張をした最初の人物ではない。惑星Xの理論は1世紀前から存在しており、先月arXivで発表された2つの理論もその1つである。これまでのところ、本当の惑星であることが判明したものはない。しかしブラウンは、自分の惑星が本物であるとかなり説得力のある証拠を持っている。カイパーベルトのはるか彼方にある6つの準惑星の点を結んだ後、彼は大きな赤い惑星Xが描かれた宝の地図を手に入れたと考えている。その地図は本日、天文学ジャーナル誌に発表された。彼は地図をオープンアクセスにし、他の人々が探索に参加してくれることを期待している。

すべてが始まった場所

2003 年、ブラウン氏と彼のチームは、太陽系でこれまで発見された中で最も遠い天体である、セドナと呼ばれる準惑星を発見しました。その軌道は極めて楕円形であるため、太陽の周りを一周するのに 1 万年かかります。近日点、つまり太陽に最も近づく距離は、太陽から 76 天文単位 (1 AU = 地球と太陽の間の距離) です。太陽から最も遠い距離は 937 AU です。比較すると、冥王星は 36 AU にあります。

それから10年以上経った2014年、科学者たちはセドナに似た別の天体を発見した。2012VP113と呼ばれるこの天体はカイパーベルトのはるか外側にあり、やはり偏心軌道を描いていた。近日点は80AUだ。最終的にさらに4つの天体が見つかり、合計6つになったが、同様に偏心軌道を描いており、すべて同じ方向に広がっていた。

しかし、ブラウン氏を魅了したのは、その掃引ではありませんでした。彼はパターンに気づきました。6 つの物体すべてが空間的に一列に並んでいたのです。「時計の針のそれぞれのようなものだと思ってください」とブラウン氏は言います。「すべて同じ方向に異なる速度で動いていて、時々見上げるとすべてが同じ場所にあるのです」。ブラウン氏によると、これが単なる偶然である可能性は 1 パーセント未満です。

援軍要請

6つの準惑星がこの位置に留まっている理由を解明するために、ブラウン氏は太陽系の力学を専門とするカリフォルニア工科大学の理論天体物理学者コンスタンチン・バティギン氏の協力を得た。

バティギンは、ブラウンの観察結果とともに、自身の数学理論から得たデータをカリフォルニア工科大学の CITerra スーパーコンピューターに入力した。チームは 1 年間にわたり、コンピューターシミュレーションを大量に実行し、オフィスの黒板に複雑なハミルトン力学を書き込んで、この一列配置のあらゆる説明を検証した。彼らが解明したのは、何か巨大なものが、この 6 つの天体を一列に並べているに違いないということだった。その何かとは、惑星 X かもしれない。

「惑星を、羊を飼うように6つの天体を飼う犬だと考えてください」とバティギン氏は言う。惑星Xの6つの天体への影響は強力で、それらを一列に並べるのに効果的である。これは太陽が8つの惑星を一列に並べるのとよく似ている。一方、惑星Xは平均して5万年ごとにしか6つの天体と相互作用しない。その影響が非常に強いため、その効果を発揮するには惑星の質量が地球の約10倍必要だと計算されている。

惑星Xの形成

ブラウン氏とバティギン氏は、惑星Xがこのように形成されたと考えている。太陽系の初期段階、約40億年前、大きな惑星（惑星Xを含む）はまだ岩石の核だった。もし惑星Xの核が太陽系内部に留まり、残りの形成を行うことができたなら、木星や海王星のような別の巨大惑星になるのに十分なガスや氷を蓄積できたかもしれない。

しかし、他の惑星の大きな核が太陽系内部に非常に密集していたため、それらすべてが成長するのに十分なスペースがありませんでした。そのため、1つが追い出されました。「当時、太陽系の周囲にはガス星雲があり、そのガスを突き抜けてこの偏心軌道に置かれたため、その速度が遅くなったと考えられます」とブラウン氏は説明します。

もし、そのような巨大で遠い惑星が存在するとしたら、それはおそらくメタンと窒素の氷で覆われた岩石の核だろう。その軌道は反平行軌道、つまり太陽系の他のすべてのものとは反対方向に回転し、太陽の周りを一周するのにおそらく約 2 万年かかるだろう。「宇宙には、すべての惑星を私たちが保持できるというルールはありません」とバティギン氏は言う。「そして、結局のところ、そのうちの 1 つはまだどこかに潜んでいるかもしれません。」

証拠

データはまだ集計中だが、少なくとも数学的には理論は正しい。「これで惑星Xがどこにあるか正確に予測できる」とブラウン氏は言う。あとはそれを見つけるだけだ。

そのために、研究チームはハワイのマウナケア山頂にある、地球上で最も強力な望遠鏡の1つであるすばる望遠鏡の8.2メートルの時間を確保した。この望遠鏡はすでに、カイパーベルトの外側からの動きがないか空をスキャンし始めている。その間、研究チームはセドナや2012VP113のような天体をさらに発見し、惑星Xの現在の位置を絞り込むさらなる証拠となることを期待している。

彼らの使命は、太陽系の元来のメンバーを取り戻すこと、つまり本当の第 9 番目の惑星を見つけることです。

惑星が存在するはずの大まかな場所はわかっているものの、ブラウン氏とバティギン氏は、その発見には 5 年から 15 年かかると見積もっています。それでも構いません。彼らの使命は、太陽系の元来のメンバーを取り戻すこと、つまり真の第 9 惑星を見つけることです。大胆に聞こえるかもしれませんが、宇宙に対する私たちの理解を変える可能性のある主張はたいてい大胆です。そして、もし彼らがその惑星を見つければ、ブラウン氏はもはや惑星の破壊者ではなく、惑星の救世主となるでしょう。

質疑応答

カリフォルニア工科大学は静かな水曜日。この有名なアーチ型の廊下は、アインシュタイン、ファインマン、ホーキングなど、数え上げればきりがないほど多くの名士が通った場所です。ブラウンとバティギンは隣同士のオフィスで働いています。バティギンの黒板には、複雑な物理学と「マイクにデータを渡せ！」という大きなメモが混在しています。

ブラウンの机の上には、記念品、輝く隕石、セドナの翡翠の彫刻、そして妻と娘の写真など、インスピレーションの源となった品々が置かれている。

研究チームは今週、この惑星候補に関する発見と理論をまとめた2本の論文を天文学ジャーナルに発表した。研究チームの目標は、できるだけ多くの情報を公開し、他の天文学者や科学者が探索に参加できるようにすることだ。

ブラウン氏とバティギン氏はポピュラーサイエンス誌のインタビューに応じ、長らく失われていた第9惑星の存在の可能性と、世界規模の探査の始まりについて語った。

この問題を解決するのにどれくらい時間がかかると考えていましたか?

マイク・ブラウン：コンスタンティンに持ってきたのですが、せいぜい数週間はかかるだろうと思っていました。

コンスタンチン・バティギン：理解するのに午後1日もかからないだろうと思っていました。

MB : 1年ほど経って、ここに来ました。

あなたのニュースに対して科学界はどのように反応すると思いますか?

MB : 「我々は惑星Xの証拠を発見したと思う」と言ったら、どんな天文学者でもまず「ああ、あなたはあの変人だ」と思うでしょう。そしてそれはまったく当然の反応です。過去1世紀にわたって、こうしたことに関してあまりにも狂気じみた議論が繰り広げられてきたので、狂気じみてない人がやって来て同じことを言うとは考えられません。ただし、今回は我々は狂っているというよりは正しいと思います。

KB : 私たちの仕事が、その後の調査で報じられることを期待しています。

自分で検索するのではなく、今論文を発表することにした目的は何ですか?

MB : この論文は、誰もが参照できるロードマップです。どこを参照すればよいのか、また、どこをすでに参照したのかをできるだけ明確にしたかったのです。

他の人を捜索に参加させたいと思う理由は何ですか?

MB : 答えを知りたいです。発見者になるよりも、答えを知る必要があるのです。誤解しないでください。選択できるなら、私は発見者になりたいです。ただ、答えが本当にそこにあることを知りたいだけなのです。

人々が惑星Xの探索を始めたい場合、何が必要でしょうか?

KB : コーヒーとレッドブルを必ず用意しておいてください。

惑星、特にこの惑星を見つけようとする意欲はどこから来るのでしょうか?

MB:私にとっての答えは探検です。探検はただワクワクするものです。もしそこに何かがあるなら、私はそれを探しに行きたいと思っています。科学的な理由を述べてそれが有益な取り組みである理由を調べ、助成金申請書を書くこともできますが、私は主にそこで何が起こっているのかを知りたいのです。そして、この可能性、つまり太陽系の端のどこかに、今まで誰も知らなかった地球の10倍の質量の惑星があるかもしれないということは、「すごい！」という感じです。

KB : 宇宙環境について劇的に新しいことを発見する機会は毎日あるわけではないので、このゲームをプレイする機会を得られたことは幸運だと思います。また、私たちの理論計算が正確な予測を導き出したかどうかを知るのも本当に楽しみです。