Er zou een andere planeet verborgen kunnen zijn in de buitenste regionen van het zonnestelsel – of bewijs van het veranderen van de wetten van de zwaartekracht. Een paar theoretische natuurkundigen melden dat dezelfde waarnemingen die de zoektocht naar Planeet Negen inspireerden, binnen het zonnestelsel bewijs kunnen zijn van een aangepaste zwaartekrachtwet die oorspronkelijk werd ontwikkeld om de rotatie van sterrenstelsels te begrijpen.
Een artistieke impressie van de Kuipergordelobjecten (KBO's), gelegen in de buitenste regionen van het zonnestelsel op maar liefst 6,5 miljard kilometer van de zon. Beeldbron: NASA, ESA en G.Bacon (STScI)
Harsh Mathur, hoogleraar natuurkunde aan de Case Western Reserve University, en Katherine Brown, universitair hoofddocent natuurkunde aan Hamilton College, kwamen tot deze conclusie nadat ze de impact van de Melkweg op objecten in het buitenste zonnestelsel hadden bestudeerd - als de wet van de zwaartekracht wordt beheerst door een theorie genaamd Modified Newtonian Dynamics (MOND).
MOND stelt dat de beroemde wet van de zwaartekracht van Isaac Newton tot op zekere hoogte geldig is. Dat wil zeggen: wanneer de door de wetten van Newton voorspelde zwaartekrachtversnelling klein genoeg wordt, laat MOND een ander zwaartekrachtgedrag in de plaats komen.
De succesvolle observatie van MOND op de schaal van sterrenstelsels is de reden waarom sommige wetenschappers geloven dat het “donkere materie” kan vervangen. ‘Donkere materie’ is een term die door natuurkundigen wordt gebruikt om een hypothetische vorm van materie te beschrijven die zwaartekrachteffecten heeft maar geen licht uitstraalt.
‘MOND verklaart observaties op galactische schaal heel goed, maar ik had niet verwacht dat dit een significante impact zou hebben op de buitenste delen van het zonnestelsel,’ zei Mathur.
Hun resultaten zijn onlangs gepubliceerd in Acta Astronomica.
Mather en Brown hebben eerder de effecten van MOND op de dynamiek van sterrenstelsels bestudeerd. Maar nadat astronomen in 2016 hadden aangekondigd dat sommige hemellichamen in de buitenste delen van het zonnestelsel orbitale afwijkingen hadden die verklaard konden worden door Planeet Negen, raakten ze geïnteresseerd in de lokale effecten van MOND.
Orbitale anomalieën hebben tot historische ontdekkingen geleid: Neptunus werd ontdekt door zijn zwaartekracht op de banen van nabijgelegen objecten, de kleine voorwaartse stuwkracht van Mercurius leverde vroeg bewijs ter ondersteuning van Einsteins algemene relativiteitstheorie, en astronomen gebruikten onlangs de orbitale dynamiek om het bestaan van een superzwaar zwart gat in het centrum van de Melkweg af te leiden.
Brown realiseerde zich dat de voorspellingen van MOND mogelijk niet overeenkwamen met de waarnemingen die de aanzet vormden voor de zoektocht naar Planeet Negen. "We wilden weten of de gegevens die de Planet Nine-hypothese ondersteunen MOND effectief zouden uitsluiten", zei ze.
In plaats daarvan ontdekten Musser en Brown dat MOND precies de clustering voorspelde die astronomen waarnamen. Ze geloven dat de banen van sommige objecten in het buitenste zonnestelsel over miljoenen jaren op één lijn zullen worden gebracht door het zwaartekrachtveld van de Melkweg zelf.
"Toen ze de banen van de objecten in de dataset van Planet 9 vergeleken met het zwaartekrachtveld van de Melkweg zelf, vonden ze een opvallende overeenkomst", zei Mather.
De auteurs waarschuwen dat de huidige dataset klein is en dat elke andere mogelijkheid correct kan blijken te zijn; Andere astronomen geloven bijvoorbeeld dat de eigenaardigheden van de baan het resultaat zijn van waarnemingsfouten.
"Wat de uitkomst ook zal zijn", zei Brown, "dit werk benadrukt het potentieel van het buitenste zonnestelsel als laboratorium voor het testen van de zwaartekracht en het bestuderen van fundamentele vragen in de natuurkunde."