Astronomen komen met een alternatieve manier om de nog altijd hypothetische superaarde aan de rand van het zonnestelsel op te sporen.

Het is alweer enkele jaren geleden dat wetenschappers van Caltech bekend maakten aanwijzingen te hebben gevonden dat ons zonnestelsel niet acht, maar negen planeten telt. Volgens de onderzoekers zou zich – afgaand op de opmerkelijke banen van zes Kuipergordelobjecten – aan de rand van ons zonnestelsel een super-aarde bevinden die tussen de 5 en 10 keer groter is dan onze planeet. Hoewel die planeet X – zoals de hypothetische planeet vaak wordt genoemd – dus best groot is, is het onderzoekers tot op heden nog niet gelukt om de planeet te spotten. Dat heeft verschillende redenen. Allereerst is de baan onbekend. Dus weten we ook niet goed waar we de planeet moeten zoeken. Wat ook niet helpt, is dat deze planeet naar verwachting honderden keren verder van de zon verwijderd is dan de aarde en daarom heel weinig zonlicht reflecteert en dus bijzonder lichtzwak is.

Schuiven en stapelen
Hoewel er de afgelopen jaren regelmatig – onder meer door de Caltech-onderzoekers die het bestaan van Planeet X als eersten suggereerden – gezocht is, is het wetenschappers tot op heden dus niet gelukt om de planeet te vinden. Maar ze laten het er niet bij zitten, zo blijkt uit een nieuwe studie, verschenen in The Planetary Science Journal. In het blad onthullen wetenschappers een alternatieve manier waarop de jacht op planeet X wellicht een impuls kan worden gegeven.


De methode waar de onderzoekers mee op de proppen komen, wordt ook wel ‘shifting and stacking‘ genoemd, oftewel ‘schuiven en stapelen’. Wat het in feite inhoudt, is dat je heel veel foto’s – gemaakt door ruimtetelescopen – combineert, in de hoop dat er zo een zwak lichtsignaal opduikt dat je op één enkele foto onmogelijk kan zien, maar dat door al die foto’s met elkaar te combineren, wel detecteerbaar wordt.

TESS
In hun studie maken de onderzoekers gebruik van beelden gemaakt door TESS, een telescoop die oorspronkelijk ontwikkeld is om exoplaneten op te sporen. Deze telescoop staart elke keer gedurende een maand naar een bepaald stukje van het heelal. “Planeet X is ongelofelijk lichtzwak, dus wat we in feite moeten doen, is al het licht dat gedurende een maand door de planeet gereflecteerd is, op één plek verzamelen,” legt onderzoeker Manela Rice aan Scientias.nl uit. En dat kan in theorie door heel veel foto’s van een stukje heelal alwaar je de planeet verwacht, te maken en die vervolgens te combineren oftewel als het ware op elkaar te stapelen, zodat het lichtsignaal dat ongetwijfeld op tal van foot’s staat, maar op die afzonderlijke foto’s niet te zien is, langzaam sterker wordt. “Maar Planeet X is geen statisch object – als de planeet bestaat, draait deze net als de andere planeten in ons zonnestelsel om de zon. De planeet beweegt dus.” En daarom moet je niet alleen ‘stapelen’, maar ook ‘schuiven’. Je moet de blik van de telescoop als het ware langs mogelijke omloopbanen van Planeet X laten glijden, en de langs die omloopbaan gemaakte foto’s ‘opstapelen’.

Baan
Het klinkt vrij eenvoudig, maar de baan van Planeet X is natuurlijk onbekend. “Het zou gemakkelijker zijn als we de omloopbaan kenden,” stelt Rice. “Maar met onze methode kunnen we dit probleem omzeilen. We weten genoeg over de eigenschappen van Planeet X om – ook al kennen we de baan niet en weten we niet op welk punt in zijn baan de planeet zich bevindt – te achterhalen hoe ver deze in een gegeven tijdvak langs de hemel kan reizen.” En op basis daarvan kun je dus realistische potentiële omloopbanen uitstippelen, waarlangs je vervolgens door te ‘schuiven en stapelen’ met foto’s op zoek kunt gaan naar het lichtsignaal afkomstig van een vrij groot object.


Bewezen
Dat de aanpak – die in het verleden ook wel gebruikt is om manen in ons zonnestelsel op te sporen – ook in dit afgelegen deel van het zonnestelsel werkt, tonen Rice en haar collega Greg Laughlin en passant aan. Zo gebruikten ze de methode allereerst om de lichtsignalen van drie ons reeds bekende Transneptunische Objecten (objecten voorbij de baan van Neptunus) op te sporen. Dat lukte. Vervolgens speurden ze met behulp van deze methode twee sectoren af waarin zich Planeet X of nog niet eerder gedetecteerde Kuipergordelobjecten konden bevinden en detecteerden in één klap de lichtsignalen van zeventien potentiële objecten. “Als ook maar één van deze kandidaat-objecten echt bestaat, kan dat ons al helpen om de dynamiek in de buitenste regionen van ons zonnestelsel beter te begrijpen,” aldus Rice. En als we die doorgronden kan dat ons vervolgens ook weer een stapje dichter bij Planeet X brengen.

TNO’s
Doel is nu om de methode grootschaliger in te gaan zetten en uiteindelijk zo de gehele hemel af te speuren. En natuurlijk zou het prachtig zijn als het resulteert in de detectie van Planeet X. Maar er valt in de buitenste regionen nog veel meer te ontdekken. “We begrijpen het buitenste deel van het zonnestelsel nog niet zo goed en er zijn op deze enorme afstanden van de zon ook nog maar relatief weinig objecten ontdekt.” En het zou mooi zijn als daar met Rice’s zoekmethode verandering in komt. “Deze ongebruikelijke objecten aan de rand van het zonnestelsel kunnen ons van belangrijke informatie voorzien omtrent de evolutie van ons zonnestelsel – ongeacht of Planeet X daar nu deel van uitmaakt of niet.”

Bovendien kan de ontdekking van nieuwe Transneptunische objecten ons ook weer helpen in de zoektocht naar Planeet X. Zoals eerder gezegd waren het de vreemde banen van een handjevol Kuipergordelobjecten die onderzoekers op het spoor van de hypothetische planeet brachten. Als we nog meer TNO’s vinden die zich vreemd gedragen, kan dat niet alleen extra bewijs leveren voor het bestaan van Planeet X, maar ons ook helpen om nauwkeuriger vast te stellen waar die planeet zich dan precies bevinden zou. Maar ook het omgekeerde is denkbaar, zo stelt Rice. Zo kan het ook zomaar zijn dat er tal van TNO’s worden ontdekt die het idee dat er aan de rand van ons zonnestelsel een negende planeet op ontdekking wacht, ontkrachten.

Zolang we planeet X niet detecteren, blijft onduidelijk of deze bestaat. Het bewijs dat in het verleden voor het bestaan van de planeet is aangedragen, is indirect. En sommige onderzoekers suggereren inmiddels dat de aangedragen bewijsstukken – afwijkende banen van Kuipergordelobjecten – ook in afwezigheid van Planeet X wel te verklaren zijn. En zo blijven we dus op twee gedachten hinken. Maar Rice is optimistisch dat we het lek boven kunnen krijgen met haar ‘schuiven en stapelen-methode’. “Daarom ben ik zo enthousiast over dit onderzoeksproject,” vertelt ze. “Als we zo de hele hemel afspeuren en Planeet X niet vinden, dan is er eigenlijk geen plek meer waar deze zich kan verstoppen.” Ze moet daar wel twee belangrijke kanttekeningen bij plaatsen. “TESS observeert een groot deel, maar zeker niet de gehele hemel – alhoewel daar tijdens verlengingen van de missie wel verandering in kan komen, want men is van plan om dan te kijken naar gebieden die de telescoop nog niet eerder heeft bestudeerd. Daarnaast is het ook zo dat we Planeet X niet zullen spotten als deze nog lichtzwakker is dan de meest lichtzwakke objecten die we in ons onderzoek kunnen detecteren.” En zo houdt Rice dus wel een kleine slag om de arm. “Maar uiteindelijk blijft er als we de planeet niet spotten, hoe dan ook gaandeweg toch steeds minder ruimte over waarin deze zich zou kunnen verstoppen.”