Két évvel ezelőtt elvesztettünk egy bolygót. A csillagászok túl jelentéktelennek találták a Plútót, ezért átsorolták a törpebolygó kategóriába, Patryk Lykawka szerint azonban hamarosan újra kilenc bolygót számlálhatunk majd.

Lykawka a japán Kobe Egyetem csillagásza, egyike azoknak akiknek meggyőződése, hogy a Plútón túl egy eddig soha nem látott bolygó rejtőzik, ami méretét tekintve megegyezik a Földdel. Lykawka szerint felfedezése a technika fejlődésével csupán idő kérdése. Reményei szerint 5 éven belül megbizonyosodhatunk létezéséről, amire több jel is utal a Kuiper-övben. Véleményével nincs egyedül, azonban mindeddig az ő nevéhez fűződik az úgynevezett X bolygó létezését bizonyító legátfogóbb kutatás, melynek már a bolygótudósok is egyre nagyobb figyelmet szentelnek.

A meglepő, rejtélyesnek tűnő megfigyelések megmagyarázásához mindig jól jött egy új bolygó. A 19. században a Neptunusz létezését az Uránusz pályájában észlelt egyenetlenségek alapján sikerült kideríteni. Jóval ezután Percival Lowell amerikai csillagász úgy vélte, hogy ugyancsak az Uránusz, illetve immár a Neptunusz pályájában is felfedezett további zavarokat egy újabb bolygó okozhatja, ezt nevezte el X bolygónak. 1930-ban a Lowell által elindított keresésnek köszönhetően bukkant rá Clyde Tombaugh a Plútóra.

Ekkor azt hitték megtalálták a zavar okozóját, hamarosan azonban kiderült, hogy a Plútó túl kicsi ahhoz, hogy különösebb hatást gyakoroljon a két óriásra. Így a keresés folytatódott a Naprendszer koromfekete külső régióiban barangoló bolygók után. Az idővel egyre érzékenyebb műszerek végül felfedték, hogy valójában nincs semmi rendellenes az Uránusz és a Neptunusz pályájában, az ember fantáziája azonban nem tudott ellenállni egy távoli, sosem látott bolygó ígéretének. Egyre nagyobb távcsövek, jobb detektorok és alaposabb vizsgálatok jöttek, mindhiába. A lehetőség azonban mind a mai napig nem zárható ki, az X bolygó utáni kutatás jelenleg is folyik.

Lássuk hát milyen bizonyítékok vannak a kutatók tarsolyában, melyek miatt ennyi év után sem csüggedtek el. A nyomok a Neptunuszon túlra, a Kuiper-övhöz vezetnek, ami elvileg a Naprendszer kialakulásának maradványait tartalmazza. A terület első objektumát csak 1992-ben fedezte fel Dave Jewitt és Jane Luu, a Hawaiiban működő Mauna Kea Obszervatórium munkatársai, azóta majdnem ezer hasonló objektumot sikerült beazonosítani. Annak ellenére, hogy a legtöbb Kuiper-öv objektum (KBO) csupán néhány száz kilométer átmérőjű jégkupac, akadnak egészen testes példányok is, melyek elérik akár az 1000 kilométert. Az eddigi legnagyobb KBO az Erisz a maga 2400 kilométeres átmérőjével, tömege 27%-kal nagyobb a Plútóénál, 2003-as felfedezése alá is ásta a Plútó bolygó titulusát.


Az első nyom a Kuiper-öv meglepően éles külső pereme, mely a Naptól 50 Csillagászati Egységre (AU), azaz Nap-Föld távolságra található. Egy AU körülbelül 150 millió kilométer. Ebben a régióban - amit Kuiper szirtnek (Kuiper cliff) is neveznek - a KBO-k száma drámai esést mutat. A második nyom, hogy az övön belül a különböző jeges szikla populációk más-más utat járnak be, legalább három jól elkülöníthető pályával rendelkeznek. Lykawka szerint ezt valaminek ki kellett alakítania, ez a valami pedig jó eséllyel lehet az X bolygó.

A csillagászok a Szaturnusztól már megtanulták, ha egy kis objektumokból álló gyűrűnek éles, jól kivehető külső pereme van, akkor az ok egy kijjebb keringő nagyobb objektum gravitációs hatásában keresendő, ami kisöpri a területet. Elképzelhető hogy hasonló, nagyobb méretű jelenség hozta létre a Kuiper szirtet? Mario Melita a londoni Queen Mary Egyetem és Adrian Brunini, az argentin La Plata Nemzeti Egyetem kutatói 2002-ben meggyőződéssel állították, hogy erre minden esély megvan. Ők vetették fel a lehetőségét egy minimum Mars méretű bolygónak, ami körülbelül 60 AU-ra lehet a Naptól. Két évvel később azonban, amikor alaposabban megvizsgálták a teóriát, egy problémával kellett szembesülniük. Melita és Brunini más londoni és belfasti kollégáikkal kiegészülve rájöttek, hogy a feltételezett X bolygójuk nem ad magyarázatot a Kuiper-öv összes különös jellemvonására.

Lykawka ezt a kutatást folytatta egy számítógépes szimulációval, ami kimutatta, hogy a Kuiper szirthez ilyen közelségben levő, méreteit tekintve bolygónak minősíthető égitest sokkal nagyobb zavart okozna az öv objektumai között, mint ami valójában tapasztalható. Ez azonban még koránt sem minden. Az öv jeges törmelékeinek egy része a Neptunusszal megegyező ütemben, úgynevezett rezonáns pályán kering a Nap körül, erre a legjobb példa a Plútó. Míg a Neptunusz háromszor kerüli meg a Napot, addig a Plútó nagyjából kétszer teszi ezt, a távolságokat figyelembe véve a törpe összhangot mutat a bolygóval. Lykawka kimutatta, hogy egy, a Melita-Brunini páros által felvázolt X bolygó gravitációs vonzása megsemmisítené ezt az orbitális stabilitást, és jóval kevesebb rezonáns KBO lenne, mint azt a megfigyelések mutatják.

"Szimulációim számos másik X bolygó elméletet is kizártak" - nyilatkozott a New Scientist-nek Lykawka, aki tavaly szerezte meg doktori címét a japán egyetemen. "Ezek egyike sem fér össze a Kuiper-öv ismert dinamikáival."


Egy rejtőzködő bolygó lehetősége azonban neki is túl nagy csábítás volt, hogy sutba dobja a kutatást. Egy jóval távolabbi X bolygó még mindig magyarázatot adhat az öv furcsaságaira, beleértve azt a KBO csoportot, ami az öv fő részében rendkívül elnyújtott pályán és egészen szokatlan szögben kering a Nap körül. Több másik test viselkedése is magyarázatra szorul, vegyük csak a több mint 1000 kilométer átmérőjű Szednát, ami elnyújtott pályáján 975 AU-ra is eltávolodik a Naptól, hogy azután a pálya legközelebb eső szakaszán mindössze 76 AU távolságra haladhasson el a Nap mellett. A Szedna nem az egyetlen "különálló" objektum, ami gyakorlatilag egyszer sem közelíti meg a Neptunuszt, tehát felmerül a kérdés, képes-e egyetlen X bolygó kialakítani ezeket a sajátos pályákat, nem is szólva a számtalan különböző Kuiper-öv furcsaságokról? Ennek kiderítéséhez Lykawka egyik munkatársával, Tadasi Mukaival látott neki.

"Azt hittem egyszerű lesz, de tévedtem" - mondta. A kutatók újabb számítógépes szimulációkhoz fordultak, és kidolgozták azt az utat, amit az X bolygónak meg kell tennie, hogy kialakítsa az öv összes ismert tulajdonságát. A korai Naprendszerről alkotott vezető elméletek szerint kisebb testek összeütközéséből és összecsomósodásából több tucat bolygóembrió alakult ki a Nap közelében. A legtöbb ilyen Mars és Fold méretű objektum tovább folytatta az egyesülést, létrehozva az óriásbolygókat, melyek idővel eltávolodtak szülőhelyüktől. A fiatal óriások gravitációs kölcsönhatásai több kisebb bolygót sodortak egészen távoli pályákra, köztük jó eséllyel Lykawka és Mukai X bolygóját.

Modelljük szerint az X bolygót a Neptunusz lökte ki a külső-Naprendszerbe, ahol az X gravitációja felkavarta a Kuiper-övet, kisöpörve a törmeléket egy részéről. Ez alakította ki a fentebb már többször említett Kuiper szirtet. Az X bolygó pálya kialakulási történetének második felvonása ugyanazon bolygó vándorlási elméletében gyökerezik. Több tízmillió évvel a Neptunusz kialakulása után az óriásbolygó gravitációja számtalan KBO-t ejtett foglyul, melyeket kiragadott az övből és a sajátjával rezonáns pályára állított. Ezt a mechanizmust tartják a bolygótudósok a legjobb magyarázatnak a nagy KBO populációk létezésére.

Lykawka szerint a Neptunusz vándorlása az X bolygót is egy távoli, rezonáns pályára tolta, a Naptól 100 és 170 AU-ra. Ez már elég nagy távolság volt ahhoz, hogy a legtöbb rezonáns pályán keringő bolygót békén hagyja, mégis elég közel legyen ahhoz, hogy gravitációja létrehozzon olyan, az övről lecsatolt populációkat is, mint a Szedna. Lykawka és Mukai végső megállapítása szerint ugyanazok a finom gravitációs kölcsönhatások, melyek a bolygók körül keringő kis holdak pályáját alakítják, nagy szerepet játszottak az X bolygó pályájának evolúciójában is. Ezekre a kölcsönhatásokra 1962-ben bukkant rá egy japán csillagász, Josihide Kozai, aki az aszteroidák pályáit tanulmányozta. Bebizonyította, hogy azonos síkon keringő nagy objektumok egy csoportja képes megbillenteni és köralakúbbá tenni egy kisebb objektum pályáját. Ugyanez a hatás megdönthette az X bolygó pályáját a Kuiper-öv síkjához képest.

Ma Lykawka X bolygója 1000 és 2500 év közötti intervallumban tehet meg egy kört a Nap körül, a Plútó ezt 248 év alatt járja be. 80 AU-nál közelebbre soha nem merészkedik a Naphoz és pályájának dőlésszöge akár 40 fokkal is eltérhet a nagyobb bolygók által elfoglalt síktól. Az X bolygó Mukai leírása szerint jégből és kőzetből áll, tömege 30-70 százaléka lehet a Földének, alacsonyabb sűrűsége miatt azonban a méretük nagyjából azonosra tehető. A Naptól 100-170 AU távolságban rendkívül kevés fény és hő éri el, így a bolygó teljesen fagyott, kizárt hogy élet legyen rajta.

A kérdés, képes Lykawka és Mukai bolygója megmagyarázni a Kuiper-öv felépítését? Talán. "Dinamikai szemszögből elfogadható. Előterjesztésük nem teljesen problémamentes, de vannak igen jelentős erősségei. Számomra nagyon szimpatikus az elméletük" - összegzett Renu Malhotra, az Arizona Egyetem bolygóvándorlás szakértője. Hasonló a véleménye Jewittnek is, bár neki több a fenntartása. "Az a baj, hogy annyira tudatlanok vagyunk a külső-Naprendszerről, hogy sok dolog ésszerűnek tűnik akkor is, ha nem igaz."

Vannak ezeknél jóval kritikusabb hangok is. Amikor Lykawka tavaly októberben előállt magyarázatával az Amerikai Csillagász Társaság bolygótudományi karának éves ülésén, Alessandro Morbidelli, a francia Nice székhelyű Cote d'Azur Obszervatórium részéről egy az egyben elutasította az elméletet azzal, hogy Lykawka egy olyan viselkedést erőszakol rá a bolygóra, ami az ő elvárásait tükrözi. Morbidelli három másik kollégájával egy másik teóriát terjesztett elő a Naprendszer korai történelmét illetően.

A Nice-modell szerint a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz sokkal közelebb alakultak ki egymáshoz képest, mint amit mai pozíciójuk sejtet. Pályáik fokozatosan változtak, ez a folyamat pedig olyan drámai zavarokat és heves ütközéseket váltott ki, ami örökre megváltoztatta a négy nagy bolygó, valamint számtalan aszteroida és jégtörpe pályáját. Állításuk szerint ez megfelelő magyarázat a nagy bolygók pályájára és a Jupiterrel közös pályán keringő aszteroidák létezésére, valamint a "Kései Nagy Bombázás Időszakaként" emlegetett drasztikus korszakra, ami a belső-Naprendszert sújtotta a kialakulása után 700 millió évvel.

Egy még publikálatlan tanulmányban Morbidelli és társai ugyancsak a Nice-modellel magyarázzák a Kuiper-öv tulajdonságait anélkül, hogy ehhez számításba vennének egy újabb bolygót. Elméletük szerint az a gáz- és porkorong, amiből az első jeges bolygócsírák képződtek kicsi volt, éles külső peremmel, amiből valószínűleg egy elhaladó csillag söpörte ki az anyagot. Ebből a korongból alakult ki idővel a Kuiper-öv, ami a vándorló nagy bolygók gravitációjának köszönhetően kifelé mozgott és fokozatosan szélesedett.

Ennek a modellnek is megvannak a gyengeségei, a modell szerint ugyanis az öv objektumainak pályái jóval távolabbra nyúlnak mint azt a megfigyelések tükrözik, és a nagy dőlésszögű pályákra sem ad igazán magyarázatot. Ezeket Morbidelli is elismeri, a csapat szerint azonban ezek elhanyagolható problémák. Mindenesetre "fizikátlannak" tartják, hogy egy, a Föld tömegének felével rendelkező bolygó alakítgatta volna a Kuiper-övet. Szerintük ilyen esetben egy visszahatásnak is végbe kell mennie a hatalmas törmelékgyűrű részéről, ami egy jóval közelebbi pályára húzná a bolygót a Lykawka által megadottnál, olyan közelire, amit már észlelnünk kellett volna. Lykawkát nem zavarják a kritikák, szerinte azok túl elnagyoltak és ingatagok. Jelenleg egy realisztikusabb szimuláción dolgozik, amivel részletesebben tanulmányozhatja elméletét.

Vajon létezik az X bolygó? Mike Brown, az Erisz egyik felfedezője elsősorban arra a tényre hívja fel a figyelmet, hogy a nagy KBO-k utáni vadászat még messze nem fejeződött be, így könnyen lehet, hogy rejtőzik még a területen egy bolygóméretű példány. A bizonytalanságot hamarosan megszüntethetik az átfogóbb felmérések. Az érzékeny, nagylátószögű távcsövek, mint a Pan-STARRS Hawaiiban, az arizonai Discovery Channel Teleszkóp, és a chilei LSST hamarosan végigpásztázzák az égboltot. Ha ezek sem találnak semmi jelet, akkor elvileg lemondhatunk az egykori tizedik, ma már csak kilencedik bolygó ígéretéről. Ha mégis felbukkan, akkor viszont minden esélye megvan a bolygó cím elnyerésére. A Nap körül kering, elég nagy lehet, hogy saját gravitációja gömb alakúra formálja, és szinte biztos hogy a tömege is elegendő lenne a minősítéshez.