هل توجد كوكب خفي في نظامنا الشمسي؟ الفلكيون يؤكدون أن لحظة الحقيقة تقترب

كان نظامنا الشمسي يحتوي على تسعة كواكب. قال عالم الفلك مايك براون، المعروف أيضًا باسم "الرجل الذي قتل بلوتو"، إنه تلقى رسائل كراهية من الأطفال ومكالمات بذيئة في الثالثة صباحًا لسنوات بعد أن ساعد اكتشافه الأشهر في تغيير ذلك_.

اكتشف براون، وهو أستاذ علم الفلك الكوكبي في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، عالماً صغيراً آخر يسمى إيريس في حزام كويبر - وهو حلقة واسعة من الأجسام الجليدية خارج مدار نبتون الذي يصادف أنه مجاور للكوكب التاسع السابق. أدى هذا الاكتشاف في عام 2005 إلى سلسلة من الأحداث التي أدت إلى إنزال بلوتو من مرتبة الكوكب في العام التالي والذي لا يزال مثيراً للجدل.

ولكن الآن، وكما أخذ حزام كويبر كوكباً تاسعاً فعلياً، يعتقد براون وعلماء آخرون أنه يمكن أن يعيد كوكباً آخر.

يمتد هذا الحزام، الذي يعتقد علماء الفلك أنه مصنوع من بقايا تكوين النظام الشمسي، على مسافة أبعد من الشمس بـ50 مرة من الأرض، مع وجود منطقة ثانوية تصل إلى ما وراءها لما يقرب من 20 ضعف هذه المسافة. بلوتو، الذي يصنف الآن ككوكب قزم إلى جانب إيريس، هو مجرد واحد من أكبر الأجرام الجليدية الموجودة من بين عشرات الأجرام الجليدية الموجودة هناك - ولا يهيمن على مداره الخاص ويخلي مدار الأجرام الأخرى. ولهذا السبب لا يمكن أن يكون له نفس مكانة الكواكب الثمانية الباقية، وفقاً للمبادئ التوجيهية التي وضعها الاتحاد الفلكي الدولي.

ولأن الأجسام الموجودة في حزام كويبر بعيدة جداً عن الشمس، فإنه من الصعب رصدها. ولأكثر من عقد من الزمن، ظل علماء الفلك يبحثون في تلك المنطقة عن كوكب خفي لم يتم رصده أبداً، ولكن يُستدل على وجوده من خلال سلوك الأجسام الأخرى القريبة. وغالباً ما يطلق عليه الكوكب إكس أو الكوكب تسعة.

قالت مالينا رايس، الأستاذة المساعدة في علم الفلك في جامعة ييل: "إذا وجدنا كوكباً آخر، فهذا أمر كبير حقاً". "يمكن أن يعيد تشكيل فهمنا للنظام الشمسي والأنظمة الكوكبية الأخرى، وكيف نتلاءم نحن مع هذا السياق. إنه أمر مثير حقًا - هناك الكثير من الإمكانيات لتعلم الكثير عن الكون."

تأتي هذه الإثارة مصحوبة ببعض الجدل - فهناك معسكرات مختلفة لديها نظريات متنافسة حول الكوكب نفسه بينما يعتقد بعض الباحثين أنه غير موجود على الإطلاق.

قالت رايس: "هناك بالتأكيد متشككون بشكل كامل حول الكوكب تسعة - إنه موضوع مثير للجدل نوعًا ما". "يشعر بعض الناس بشغف كبير بوجوده. والبعض الآخر يشعر بحماس شديد أنه غير موجود. هناك الكثير من الجدل في محاولة تحديد ماهيته، وما إذا كان موجودًا أم لا. ولكن هذه هي السمة المميزة لموضوع مثير للاهتمام حقًا، لأنه لولا ذلك لما كان لدى الناس آراء ساخنة حول هذا الموضوع."

وقريباً، يمكن حسم النقاش، بمجرد أن يتم تشغيل تلسكوب جديد قادر على مسح السماء المتاحة بأكملها كل بضع ليالٍ في أواخر عام 2025. وحتى ذلك الحين، يعتقد فريق من الباحثين أنه وجد الدليل الأكثر إقناعاً حتى الآن على أن الكوكب الخفي حقيقي.

'دليل دامغ'

لم يبدأ البحث عن الكوكب تسعة إلا مؤخرًا، لكن النقاش حول وجوده يعود إلى أكثر من 175 عامًا.

يقول قسطنطين باتيجين، زميل براون وأستاذ علوم الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "منذ اكتشاف نبتون بنجاح في عام 1846، اقترح ما لا يقل عن 30 عالم فلك وجود أنواع مختلفة من الكواكب العابرة لنبتون - وكانوا دائماً على خطأ". يُعرّف علماء الفلك أي جرم يدور حول الشمس خارج مدار نبتون على أنه "عابر لنبتون".

وأضاف: "لم أكن أعتقد أبداً أنني سأتحدث عن وجود دليل على وجود كوكب عابر لنبتون، لكنني أعتقد أنه على عكس كل المرات السابقة، في هذه الحالة، نحن في الواقع على حق".

يعتبر باتيجين وبراون من بين أكثر المؤيدين للكوكب تسعة. يعمل الثنائي بنشاط على العثور على الكوكب الخفي منذ عام 2014، مستلهمين من دراسة أجراها عالما الفلك سكوت شيبارد، عالم في معهد كارنيجي للعلوم في واشنطن العاصمة، وتشادويك تروجيلو، الأستاذ المساعد في علم الفلك وعلوم الكواكب في جامعة شمال أريزونا.

كان شيبارد وتروخيو أول من لاحظ أن مدارات حفنة من الأجسام المعروفة العابرة لنبتون كانت جميعها متجمعة معاً بشكل غريب. وقد جادل الثنائي بأن كوكباً غير مرئي - أكبر من الأرض بعدة مرات وأكثر من 200 مرة من بُعد كوكبنا عن الشمس - يمكن أن يكون "يرعى" هذه الأجرام الصغيرة.

وقال براون في رسالة بالبريد الإلكتروني: "يظل الدليل الأكثر لفتاً للنظر هو الدليل الأقدم: أن الأجسام البعيدة وراء نبتون لها جميعاً مدارات (تشير) في اتجاه واحد".

وقد شارك باتيجين منذ ذلك الحين في تأليف نصف دزينة من الدراسات حول الكوكب تسعة، مقدماً عدة أدلة على وجوده. وقال إن أقوى هذه الأدلة هي في عمله الأخير، الذي شارك في تأليفه براون وباحثان آخران ونُشر في أبريل في مجلة "رسائل الفيزياء الفلكية".

تتعقب الدراسة الأجسام الجليدية التي تتعرض لنوع من الاضطراب الذي يقحمها في مدار نبتون قبل أن تغادر النظام الشمسي بالكامل. وقال باتيجين: "إذا نظرت إلى هذه الأجسام، ستجد أن أعمارها ضئيلة جداً مقارنة بعمر النظام الشمسي". "هذا يعني أن هناك شيء ما يضعهم هناك. فماذا يمكن أن يكون؟

قد يكون أحد الخيارات هو شيء يسمى المد المجرّي، وهو مزيج من القوى التي تمارسها النجوم البعيدة في مجرة درب التبانة. لكن باتيغين وفريقه أجروا عمليات محاكاة حاسوبية لاختبار هذا السيناريو مقابل وجود الكوكب تسعة، ووجدوا أن النظام الشمسي بدون الكوكب الخفي "تدحضه البيانات بقوة".

"هذا دليل دامغ رائع حقًا. وهو أمر واضح بالنظر إلى الوراء، لذلك أشعر بالحرج قليلاً لأن الأمر استغرق منا عقداً من الزمن تقريباً لاكتشاف ذلك. أفترض أن تأتي متأخرًا أفضل من ألا تأتي أبدًا".

الكوكب تسعة، وفقاً لباتيجين، هو جرم "أرضي خارق"، تبلغ كتلته حوالي خمسة إلى سبعة أضعاف كتلة كوكبنا، وتتراوح فترة دورانه بين 10000 و20000 سنة. وقال باتيجين: "ما لا يمكنني حسابه من خلال إجراء عمليات المحاكاة هو مكان وجوده في مداره، وكذلك تكوينه". "التفسير الأكثر دنيوية هو أنه نسخة مصغرة نوعاً ما من أورانوس ونبتون، وربما يكون أحد النوى التي شاركت في عملية تكوين تلك الكواكب."

ربما تكون فرضية الأرض الفائقة هي الفرضية التي تحظى بأكبر قدر من الدعم بين المؤمنين بالكوكب التاسع، لكن النظريات المنافسة تقدم تفسيرات بديلة.

سوبر بلوتو؟ نظريات حزام كويبر المتنافسة

تقترح دراسة نُشرت في أغسطس 2023 وجود كوكب خفي أصغر بكثير في الواقع، بكتلة تتراوح بين 1.5 و3 أضعاف كتلة الأرض. وقال باتريك صوفيا ليكاوكا، الأستاذ المشارك في علوم الكواكب في جامعة كينداي في اليابان والمؤلف المشارك في الدراسة: "من المحتمل أن يكون كوكب الأرض الجليدي الصخري أو بلوتو السوبر".

"بسبب كتلته الكبيرة، سيكون لديه طاقة داخلية عالية يمكن أن تحافظ، على سبيل المثال، على المحيطات تحت السطح. سيكون مداره بعيداً جداً، أبعد بكثير من نبتون، وأكثر ميلاً بكثير إذا ما قورن بالكواكب المعروفة - حتى أكثر ميلاً من بلوتو، الذي يبلغ ميله حوالي 17 درجة". (يشير علماء الفلك إلى مدار الكوكب على أنه مائل عندما لا يكون على نفس مستوى مدار الأرض).

إن وجود الكوكب مستمد من النماذج الحسابية التي تهدف إلى تفسير السلوكيات الغريبة لمجموعات الأجسام العابرة لنبتون، مما يشير إلى وجود أوجه تشابه مع بحث باتيجين. ومع ذلك، أشار ليكاوكا إلى أن نموذجه لا ينظر إلى نفس الاصطفافات المدارية ويختلف كثيراً عن نموذج باتيجين. وأوضح أن هذا هو السبب في أنه لا يشير إلى الجسم الغامض باسم "الكوكب تسعة" بل "كوكب حزام كويبر" بدلاً من ذلك، "لتوضيح أننا نتحدث عن كواكب افتراضية مختلفة".

هناك نظريات أخرى تقترح أن الحالات الشاذة التي يحاول الجميع تفسيرها ترجع إلى شيء آخر تماماً، مثل ثقب أسود بدائي - نشأ بعد الانفجار العظيم مباشرة - استولى عليه نظامنا الشمسي أثناء تحركه عبر المجرة. وتقترح فكرة أخرى أنه قد يكون هناك خطأ ما في فهم العلم الحالي للجاذبية.

لكن وفقاً لرايس من جامعة ييل، سيكون من الصعب جداً اختبار هذه النظريات. وقالت: "هناك الكثير من الأفكار الأخرى، لكنني عادةً ما أحاول اتباع شفرة أوكام عندما يتعلق الأمر بتحديد ما يجب أن تكون له الأولوية من حيث التدقيق"، مستشهدةً بمبدأ كلاسيكي في الفلسفة ينص على أنه من بين الأفكار المتنافسة، عادةً ما تكون الأبسط هي الصحيحة. "فيما يتعلق بالجدوى العلمية، نحن نعلم أن هناك ثمانية كواكب بالفعل، لذلك ليس من الجنون أن يكون هناك كوكب آخر داخل نفس النظام."

وأضافت أن المسار الأكثر وعداً للمضي قدماً هو في الواقع العثور على المزيد من الأجسام العابرة لنبتون التي يستند إليها باتيجين في فرضيته - وإثبات أنه من المهم إحصائياً أن تكون مداراتها متجمعة.

الضغط من أجل المزيد من الأدلة

يعتقد بعض الباحثين أن العلماء اكتشفوا حالياً عدداً قليلاً جداً من هذه الأجسام البعيدة العابرة لنبتون لاستخلاص أي استنتاجات حول مداراتها.

يقول رينو مالهوترا، أستاذ علوم الكواكب في جامعة أريزونا: "لدينا ما يقرب من اثني عشر من هذه الأجرام أو نحو ذلك"، "لكننا لا نرصد سوى ألمعها، وجزء صغير جداً من هذه الأجرام حتى تلك، لأننا نرصدها عندما تكون في أقرب نقطة اقتراب من الشمس."

وتعاني البيانات من التحيز في الرصد، وفقًا لمالهوترا، ولهذا السبب يشكك الباحثون في ذلك. ومن بين المتشككين شيبارد من معهد كارنيجي للعلوم، وهو أحد المشاركين في إعداد دراسة عام 2014 التي ألهمت بحث باتيجين.

"قال شيبارد في رسالة بالبريد الإلكتروني: "حتى الآن، كنا نتوقع أن نكون قد وجدنا الكثير من هذه الأجسام العابرة لنبتون. "إن وجود عدة عشرات منها سيسمح لنا أن نحدد بشكل موثوق ما إذا كانت متجمعة حقاً في الفضاء أم لا. لكن لسوء الحظ، ما زلنا للأسف في عالم إحصائيات الأعداد الصغيرة، لأنها أندر بكثير مما كان يُعتقد في البداية. في الوقت الحالي يمكنني القول أنه من الممكن أن يكون هناك كوكب أرضي عملاق في النظام الشمسي البعيد، ولكن لا يمكننا أن نقول ذلك بثقة كبيرة."

يمكن أن يحتدم الجدل، وفقًا لمالهوترا. "يأتي العلماء في أنواع مختلفة من الشخصيات، تمامًا مثل أي شخص آخر. فبعضهم أكثر عدوانية بشأن علمهم، في حين أن البعض الآخر أكثر اتزانًا". "هناك تصور بأن فكرة وجود كوكب تسعة بكتلة نبتون يتم الترويج لها بقوة أكبر مما تبرره الإحصائيات."

شاركت مالهوترا في تأليف ورقة بحثية في أغسطس 2017 تشير إلى وجود كوكب بحجم المريخ في حزام كويبر، لكنها لا تستبعد فرضية الكوكب التاسع تماماً.

"إنه في الهواء. إنه فقط على حافة الأهمية الإحصائية". "لكن لا يوجد شيء في الفيزياء التي نعرفها والملاحظات التي لدينا تستبعد إمكانية وجود كواكب كبيرة على بعد عشرات المرات من الشمس على مسافة نبتون من الشمس."

وبطبيعة الحال، فإن رصد الكوكب مباشرةً من شأنه أن ينهي كل الجدل، لكن كل المحاولات حتى الآن لم تسفر عن شيء.

شارك باتيجين في تأليف دراسة في مارس استخدمت بيانات من تلسكوب المسح البانورامي ونظام الاستجابة السريعة في هاواي، مما سمح للباحثين بتحليل 78% من السماء حيث يُفترض أن يكون الكوكب تسعة - لكنهم لم يتمكنوا من العثور عليه.

وقال عن هذه المحاولة: "لقد كانت محاولة شاقة للغاية"، مشيراً إلى صعوبة العمل بالتلسكوبات على مدى بضعة أيام فقط من الوقت المخصص لها مع مواجهة أعطال المعدات والطقس السيئ.

ووفقاً لباتيجين، فإن اكتشاف مثل هذا الجسم البعيد دون معرفة المكان الذي يجب البحث فيه أمر صعب للغاية، ويشبه البحث عن هدف ببندقية قنص بدلاً من المنظار.

وقال: "السماء مكان كبير جداً جداً عندما تبحث عن شيء ما خافت للغاية". "هذا الشيء أقل سطوعًا من كوكب نبتون بحوالي 100 مليون مرة - وهذا حقًا يدفع نحو حافة ما هو ممكن باستخدام أكبر التلسكوبات المطلقة في العالم في الوقت الحالي."

كما أن عمليات البحث الأخرى، مثل تلك التي أجريت لدراسة أجريت في ديسمبر 2021 باستخدام تلسكوب أتاكاما لعلم الكونيات في تشيلي، لم تحقق نتائج جيدة. "اضطررت إلى اختبار عشرات الآلاف من المدارات المختلفة. وفي النهاية لم أرصد أي شيء"، كما قال المؤلف الرئيسي للدراسة سيغورد نايس، الباحث في معهد الفيزياء الفلكية النظرية التابع لجامعة أوسلو في النرويج.

وأضاف أن حساسية الأداة كانت جيدة بما فيه الكفاية بحيث كان ينبغي أن تكون قادرة على اكتشاف كوكب في منطقة تتراوح بين 300 و600 ضعف المسافة بين الأرض والشمس.

وقال نايس في رسالة بالبريد الإلكتروني: "هذا كافٍ ليكون مفيداً، لكنه بعيد كل البعد عن أن يكون كافياً لدحض الكوكب التاسع ككل".

"فصل جديد" محتمل

وسط الخلافات وتباين الآراء، يتفق جميع الباحثين على شيء واحد. يمكن لتلسكوب جديد واسع الزاوية قيد الإنشاء حاليًا أن يضع حدًا للنقاش قريبًا، بمجرد أن تبدأ مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية وباحثو جامعة ستانفورد عملياتها العلمية في أواخر عام 2025. يُطلق عليه اسم مرصد فيرا سي روبن، وهو أكبر كاميرا رقمية تم بناؤها على الإطلاق، ويقع على قمة جبل يبلغ ارتفاعه 8800 قدم في شمال تشيلي.

قال باتيجين: "هذا تلسكوب من الجيل التالي سيبحث في السماء المتاحة بأكملها كل بضعة أيام". "قد يعثر على الكوكب التاسع مباشرة، وهو ما سيكون خاتمة رائعة للبحث ويفتح فصلاً جديداً. على أقل تقدير، سوف يعثر على المزيد من أجسام حزام كايبر. ولكن حتى لو لم يكتشف جرمًا جديدًا واحدًا، فسيكون ذلك كافيًا لتأكيد فرضية الكوكب تسعة، لأنه سيختبر جميع الإحصائيات، وجميع الأنماط التي نراها من خلال مسح مستقل."

توافق رايس على أن التلسكوب سيقطع شوطاً طويلاً لحسم النقاش، وسيعالج بوضوح مسألة الأهمية الإحصائية لاصطفاف الأجسام العابرة لنبتون - وهي النقطة الرئيسية للأدلة على الكوكب تسعة.

قالت رايس إنه إذا عثر تلسكوب روبن على أرض خارقة، فسيكون ذلك مثيراً لأن هذه الأجرام السماوية، التي تتراوح أحجامها بين الأرض ونبتون، هي نوع شائع من الكواكب الخارجية.

قالت رايس: "ليس لدينا واحد منها في النظام الشمسي، وهو أمر يبدو غريباً حقاً، وقد كان لغزاً رائعاً نوعاً ما لأننا نجد الكثير منها في أنظمة حول نجوم أخرى - سيكون من المذهل دراسة أحدها عن قرب، لأن الكواكب الخارجية بعيدة جداً لدرجة أنه من الصعب جداً الحصول على فهم حقيقي لشكلها الفيزيائي بالضبط".

وأضافت رايس أن العثور على كوكب أصغر من شأنه أن يثير الحماسة أيضاً، لأن كل كوكب في النظام الشمسي مفيد جداً لاستقراء المعلومات حول آلاف الكواكب الخارجية المماثلة التي يكتشفها الباحثون في جميع أنحاء المجرة.

وماذا لو لم يظهر أي شيء على الإطلاق؟ قالت رايس إنه سيظل من المفيد معرفة عدد الكواكب الموجودة على وجه اليقين. "أعتقد أن عدم معرفة عدد الكواكب الموجودة في نظامنا الشمسي أمرٌ متواضع للغاية."

وهذا يعني أنه حتى الحقائق التي تعلمها الكثير من الناس من الكتب المدرسية في طفولتهم يمكن أن تتغير، بينما يكتشف العلماء المزيد عن الكون.

وأضافت: "هذا في الواقع شيء رائع". "إن المعرفة البشرية تتحرك باستمرار - أحيانًا تكون تحولات هائلة، وأحيانًا تكون مجرد نقاشات ذهابًا وإيابًا. إنه مثال ممتع ورمزي للعملية العلمية."