2016-ban a Caltech két csillagásza bizonyítékokat mutatott be arra vonatkozóan, hogy a Neptunusz pályáján túl hat égitest úgy csoportosul, ami arra utal, hogy valami jelentős gravitációs vonzással „terelgeti” őket. Azóta sokan próbálták megtalálni a rejtélyes objektumot, amit kilencedik bolygó néven is emlegetnek. És bár még mindig nem jártak sikerrel, sok csillagász úgy véli, hogy jelenléte számos rejtélyt megmagyarázhat, a hosszú periódusú Kuiper-övi objektumok pályájának dőlésszögétől kezdve, azoknak az égitesteknek a pályájáig, amelyek a Nap körül retrográd irányban keringenek a nagybolygókhoz képest.

„Az egész Naprendszert is egy kicsit normálisabbá tenné a kilencedik bolygó léte” – mondják a NASA szakértői. „A galaxisunkban más csillagok körül keringő bolygókkal kapcsolatos felmérések alapján a leggyakoribb bolygók a szuperföldek, amelyek nagyobbak a Földnél, de kisebbek a Neptunusznál. A Naprendszerben azonban egyelőre egy ilyenről sem tudunk. A kilencedik bolygó segítene pótolni ezt a hiányt.”

Az elmúlt években más csillagrendszerek vizsgálata során kiderült, hogy léteznek széles pályán keringő bolygók – gázóriások és kőzetbolygók, amelyek több ezer csillagászati egység távolságra keringenek anyacsillagtól. Ez két kérdést is felvet: hogyan alakulnak ki ezek a bolygók, és vannak-e példák rá a saját Naprendszerünkben?

„A nagyon széles pályájú bolygók eredete továbbra is nehezen magyarázható. A gazdacsillaguktól néhány száz vagy néhány ezer csillagászati egység távolságban keringő bolygók dinamikailag elszigeteltek a belső bolygók gravitációs zavaraitól, valamint a galaxis hatásaitól is” – magyarázza a csapat az új tanulmányban. „Már a több száz csillagászati egység is szélesebb a legtöbb bolygóképző korongnál, és a Naprendszert kialakító korong is kisebb volt, legfeljebb 80 csillagászati egységnyi. Eddig azonban körülbelül egy tucat 100 csillagászati egységnél szélesebb pályájú exobolygót fedeztünk fel.”

Az új vizsgálatban a Rice Egyetem és a Planetary Science Institute kutatói szimulációkat futtattak különböző bolygórendszerekről – néhány a miénkhez hasonló volt, mások egzotikusabbak, például két csillagot tartalmaznak. A kutatók megállapították, hogy a széles pályájú bolygók a bolygórendszerek kialakulásakor fennálló kaotikus korai kölcsönhatások természetes következményei.

„Amikor a hatalmas bolygók a gravitációs kölcsönhatások nyomán szétspriccelnek egymástól, néhányuk messzire repül a csillagától. Ha az időzítés és a környezeti feltételek megfelelőek, ezek a bolygók nem repülnek ki a rendszerből, hanem rendkívül széles pályára kerülnek” – mondja André Izidoro, a Rice kutatója, a vizsgálat vezetője. Ennek során gyakorlatilag a közeli csillagok elhaladása okozta zavarok stabilizálják a pályát azáltal, hogy a bolygót leválasztják a belső rendszerrel való kölcsönhatásokról, folytatja a szakértő.

A csapat megállapította, hogy nem minden rendszer képes ilyen hatékonyan csapdába ejteni ezeket a kilökődő bolygókat, és stabil, széles pályán megtartani őket. A miénkhez hasonló rendszerek hatékonysága viszont meglehetősen jó ebben, körülbelül 5–10 százalékos valószínűséggel következik be. Más rendszerek, például azok, amelyekben rengeteg jeges óriásbolygó található, sokkal kevésbé hatékonyak a befogásban. „Minden ezer csillagra körülbelül egy széles pályájú bolygó jut” – teszi hozzá Izidoro. „Ez kevésnek tűnhet, de a galaxis milliárdnyi csillaga között végül magas szám lesz.”

A csapat megállapította, hogy a széles pályájú bolygók nagyobb valószínűséggel találhatók magas fémtartalmú csillagok körül, amelyek gázóriásokkal is rendelkeznek. A Naprendszer mindkét szempontnak megfelel. „Szimulációink azt mutatják, hogy ha a korai Naprendszer két specifikus instabilitási fázison ment keresztül – az Uránusz és a Neptunusz növekedése, majd a gázóriások későbbi szétszóródása miatt –, akkor akár 40 százalék esély lehet arra, hogy egy kilencedik bolygóhoz hasonló objektum csapdába esett abban az időben” – mondja Izidoro.

A magas fémtartalmú csillagok további megfigyelései további széles pályájú bolygókat azonosíthatnak, míg a Vera C. Rubin Obszervatórium közelgő észlelései során talán pillantást vethet magára a kilencedik bolygóra is, ha valóban létezik. A vizsgálat egyúttal fényt deríthet a nomád bolygókra is, amelyek a csillagok között vándorolnak, és nincs saját csillaguk. „Nem minden szétszórt bolygó olyan szerencsés, hogy csapdába esik” – mondja Nathan Kaib, a tanulmány társszerzője, a Planetary Science Institute vezető kutatója. „A legtöbbjük végül a csillagközi térbe kerül. De az, hogy milyen gyakorisággal esnek csapdába, feltárhatja az összefüggést a széles pályán keringő bolygók és a galaxisban magányosan vándorló bolygók között.”