تتكاثف الحبكة في البحث عن الكوكب التاسع

أفاد اثنان من علماء الفيزياء النظرية أن نفس الملاحظات التي ألهمت البحث عن كوكب تاسع قد تكون بدلاً من ذلك دليلاً داخل النظام الشمسي على قانون معدل للجاذبية تم تطويره في الأصل لفهم دوران المجرات.

قدم الباحثون هارش ماثور، أستاذ الفيزياء في جامعة كيس ويسترن ريزيرف، وكاثرين براون، أستاذ الفيزياء المساعد في كلية هاميلتون، هذا الادعاء بعد دراسة تأثير درب التبانة على الأجسام الموجودة في النظام الشمسي الخارجي – إذا كانت قوانين الجاذبية كانت محكومة بنظرية تعرف باسم ديناميكيات نيوتن المعدلة (أو MOND).

يقترح MOND أن قانون الجاذبية الشهير لإسحاق نيوتن صالح حتى نقطة معينة. أي أنه عندما يصبح تسارع الجاذبية الذي تنبأ به قانون نيوتن منخفضًا بدرجة كافية، فإن MOND يسمح لسلوك الجاذبية المختلف بالسيطرة.

إن نجاح مراقبة MOND على نطاق المجرة هو السبب الذي جعل بعض العلماء يعتبرونها بديلاً لـ “المادة المظلمة”، وهو المصطلح الذي يستخدمه الفيزيائيون لوصف شكل افتراضي من المادة له تأثيرات جاذبية، لكنه لا ينبعث منه أي ضوء.

وقال ماثور: “إن MOND جيد حقًا في تفسير عمليات الرصد على نطاق المجرة، لكنني لم أتوقع أن يكون له أي تأثيرات ملحوظة على النظام الشمسي الخارجي”.

وقد تم نشر أعمالهم مؤخرا في المجلة الفلكية.

محاذاة “مذهلة”.

سبق لماثور وبراون أن درسا تأثير MOND على ديناميكيات المجرة. لكنهم أصبحوا مهتمين بتأثيرات MOND المحلية بعد أن أعلن علماء الفلك في عام 2016 أن مجموعة من الأجسام في النظام الشمسي الخارجي بها شذوذ مداري يمكن تفسيره بوجود كوكب تاسع.

لقد أدت الخصوصيات المدارية بالفعل إلى اكتشافات تاريخية: فقد تم اكتشاف نبتون بفضل قوة جاذبيته على مدارات الأجسام القريبة؛ وقد قدمت حركة التقدم الصغيرة لعطارد أدلة مبكرة تدعم نظرية النسبية العامة. ومؤخرا استخدم أينشتاين وعلماء الفلك الديناميكيات المدارية لاستنتاج نظرية أينشتاين. النظرية النسبية العامة. وجود ثقب أسود هائل في مركز مجرتنا.

أدرك براون أن تنبؤات موند قد تتعارض مع الملاحظات التي حفزت البحث عن كوكب تاسع. وقالت: “أردنا أن نرى ما إذا كانت البيانات التي تدعم فرضية الكوكب التاسع ستستبعد MOND بالفعل”.

بدلًا من ذلك، وجد ماثور وبراون أن MOND يتنبأ بدقة بالتجمع الذي لاحظه علماء الفلك. ووفقا لهم، على مدى ملايين السنين، ستكون مدارات بعض الأجسام في النظام الشمسي الخارجي متوافقة مع مجال الجاذبية للمجرة.

وقال ماثور إنه عندما رسموا مدارات الأجسام الموجودة في مجموعة بيانات الكوكب التاسع مقابل مجال الجاذبية للمجرة، “كانت المحاذاة مذهلة”.

ويحذر المؤلفون من أن مجموعة البيانات الحالية صغيرة وأن العديد من الاحتمالات الأخرى يمكن أن تثبت صحتها؛ وقد جادل علماء فلك آخرون بأن الخصائص المدارية هي نتيجة للتحيز الرصدي، على سبيل المثال.

قال براون: “مهما كانت النتيجة، فإن هذا العمل يسلط الضوء على إمكانية أن يكون النظام الشمسي الخارجي بمثابة مختبر لاختبار الجاذبية ودراسة المشكلات الأساسية في الفيزياء”.