Een van de meest fascinerende geheimen van het zonnestelsel is de mogelijkheid dat in de uiterwaarden van onze kosmische omgeving een grote maar nog onbekende ijzige planeet schuilgaat, ver voorbij de omloopbaan van Neptunus. Deze hypothetische wereld met de bijnaam ‘Planet 9’ (‘Planeet Negen’) leidde meteen tot verhitte debatten toen het bestaan ervan voor het eerst door astronomen werd geopperd.

De potentiële aanwezigheid van zo’n planeet wordt afgeleid uit de invloed van zijn zwaartekracht op een cluster van kleine hemellichamen die allemaal zeer merkwaardige omloopbanen hebben. Maar tot dusver hebben onderzoekers geen ‘Planeet Negen’ kunnen vinden, en critici menen dat de aanwijzingen voor het bestaan ervan niet meer dan schijngestalten in de astronomische waarnemingen zijn.

Maar nu wordt in een nieuwe analyse voorspeld dat áls er in die verre uithoeken van het zonnestelsel inderdaad een planeet zou rondwaren, hij zich veel dichter bij de zon moet bevinden en vanaf de aarde dus zichtbaarder en eenvoudiger te vinden zou moeten zijn dan voorheen werd aangenomen.

In plaats van een omloopbaan van 18.500 jaar rond de zon te beschrijven, hebben astronomen nu berekend dat Planet 9 éénmaal in de 7400 jaar rond onze thuisster draait. Op die veel strakkere omloopbaan zou hij de zon veel dichter naderen dan voorheen werd aangenomen, waardoor hij voor telescopen op aarde ook veel zichtbaarder zou moeten zijn.

“Ik denk dat het nu hooguit één à twee jaar zal duren voordat we hem vinden,” zegt Mike Brown, astronoom aan het California Institute of Technology (Caltech) en auteur van het nieuwe onderzoek, dat inmiddels is goedgekeurd voor publicatie in het Astronomical Journal. Brown zegt er meteen bij dat hij “die verwachting in de afgelopen vijf jaar al elk jaar” heeft uitgesproken. “Ik ben gewoon superoptimistisch.”

Browns nieuwste analyse van de invloed die de zwaartekracht van Planeet Negen op zijn omgeving uitoefent, berust op berekeningen die hij samen met Caltech-collega Konstantin Batygin heeft uitgevoerd. In hun analyse wordt voorspeld dat de onbekende wereld een massa heeft die ongeveer zesmaal die van de aarde bedraagt – het zou dus hetzij om een rotsachtige ‘superaarde’ kunnen gaan, hetzij om een kleine ijsreus, een soort mini-Neptunus. Als de planeet zou worden ontdekt, zou het voor het eerst sinds 1846 zijn – toen Neptunus werd ontdekt – dat er een nieuwe planeet aan het bekende achttal planeten van ons zonnestelsel wordt toegevoegd. Vóór 1846 werd de ontdekking van de ijsreus Neptunus al voorspeld op grond van de zwaartekracht die hij op Uranus uitoefende.

In de loop der jaren hebben sceptici de invloed van de zwaartekracht van Planeet Negen afgedaan als variaties in de waarnemingen die niet op het bestaan van een planeet wijzen. Het feit dat objecten in deze afgelegen regio van het zonnestelsel in geclusterde omloopbanen rond de zon draaien, wijst volgen hen niet op de invloed van een planeet maar op natuurlijke vertekeningen in de astronomische observaties.

Lees ook: Wetenschappers vinden aanwijzingen voor 'Planeet Negen'

“De meeste objecten worden ontdekt met grote telescopen die maar heel kort ingezet kunnen worden om het buitenste zonnestelsel af te speuren. Dan wordt er dus naar een klein aantal verre objecten in een klein stukje van zo’n regio gekeken,” zegt Renu Malhotra van de University of Arizona, die twijfelt aan het bestaan van Planeet Negen maar niettemin bezig is aan het uitwerken van haar eigen berekeningen van zijn mogelijke locatie. Astronomen hebben tot dusver niet meer dan een handvol van deze extreem afgelegen objecten gevonden. Zonder een vollediger telling van hun aantal in het buitenste zonnestelsel is het moeilijk om vast te stellen of deze ijsklompen zich als gevolg van de invloed van een onbekende planeet vreemd gedragen of dat ze in willekeurige omloopbanen rond de zon draaien.

Om de zoektocht naar Planeet Negen te verfijnen gebruikten Brown en Batygin herziene berekeningen om een ‘schatkaart’ samen te stellen van de regio waar de onbekende planeet met de grootste waarschijnlijkheid gevonden zou kunnen worden. Die regio loopt dwars door het met ontelbare sterren bevolkte schijfvlak van de Melkweg, wat zou kunnen verklaren waarom Planeet Negen tot nu toe niet is gevonden.

“We weten nu zeker waar we moeten zoeken en waar we niet moeten zoeken,” zegt Brown. “Dit zou de plek moeten zijn. Tenzij we ons hebben vergist.”

Afgelegen spookplaneten

Brown en Batygin maakten hun oorspronkelijke voorspelling van het bestaan van Planeet Negen al in 2016 bekend, maar de twee wetenschappers waren zeker niet de eersten die opperden dat zich aan de rand van het zonnestelsel een onbekende wereld schuilhoudt. Al ruim een eeuw hebben astronomen het bestaan van zo’n planeet voorspeld, in de onjuiste veronderstelling dat de omloopbaan van Neptunus door een zwaar object werd verstoord. Astronoom Percival Lowell noemde dat onbekende object ‘Planeet X’ en was zó overtuigd van het bestaan ervan dat hij na zijn dood, in 1916, één miljoen dollar naliet om de speurtocht voor te zetten. (In plaats daarvan ontdekte astronoom Clyde Tombaugh van het Lowell Observatory in 1930 een veel kleiner hemellichaam: Pluto.)

De voorspelling van het bestaan van Planeet Negen door het team van Caltech is gebaseerd op de geclusterde verstoring van de omloopbanen van een groep hemellichamen die Kuiper Belt Objects of KBO’s worden genoemd. Deze kleine brokken ijs draaien ver voorbij de omloopbaan van Neptunus rond de zon en vormen de zogenaamde Kuipergordel. Sommige KBO’s hebben extreem elliptische omloopbanen, waardoor ze op hun verste punt tenminste 150-maal verder van de zon komen te staan dan de aarde.

In 2016 namen Batygin en Brown zes van deze KBO’s onder de loep. De objecten hadden elliptische omloopbanen die gekanteld waren ten opzichte van het schijfvlak van het zonnestelsel, iets wat wetenschappers niet goed konden verklaren. Het team kwam tot de slotsom dat de clustering van deze buitenissige omloopbanen werd veroorzaakt door de zwaartekracht van een nog onbekende planeet met een omvang van ongeveer tien aardmassa’s. Die massa ligt tussen die van de aarde en Neptunus in, waardoor het om een type wereld zou gaan dat in de Melkweg heel veel voorkomt, zoals is gebleken uit waarnemingen van exoplaneten. Intrigerend genoeg mist ons eigen zonnestelsel nu juist dat type planeet.

Kort na de oorspronkelijke bekendmaking van Batygin en Brown in 2016 begonnen andere astronomen hun twijfels te uiten over het hypothetische bestaan van Planeet Negen. De belangrijkste kritiek was dat de bijzondere clustering van de omloopbanen mogelijk helemaal geen clustering was. In de afgelopen vijf jaar hebben meerdere teams uiteenlopende datasets gebruikt om aan te tonen dat aanwijzingen voor het bestaan van Planeet Negen louter toevallige variaties in de astronomische gegevens zijn.

Misschien is Planeet Negen inderdaad een spookbeeld en is de vermeende zwaartekracht die hij zou uitoefenen het gevolg van onjuist geïnterpreteerde gegevens. Astronomen werken hard aan de oplossing van de controverse, en ook de nieuwste analyse van Brown en Batygin is een poging daartoe.

“Het is goed dat ze een gedetailleerde voorspelling hebben opgesteld en die naar buiten hebben gebracht,” zegt Michele Bannister van de University of Canterbury, die in 2017 een studie publiceerde waarin ze het hypothetische bestaan van Planeet Negen bestreed. “Ik zou verrukt zijn als zou blijken dat dit ding écht bestaat – het zou een heel spannend zonnestelsel opleveren.”

Verfijnde zoektocht

Brown en Batygin hebben hun nieuwste voorspelling van de massa en omloopbaan van Planeet Negen gebaseerd op gegevens over twee groepen objecten die subtiel van elkaar verschillen. Hun dataset omvat nog altijd gegevens van enkele van de oorspronkelijke KBO’s, maar het team heeft ook gegevens over nieuwe objecten opgenomen terwijl ze die van andere hemellichamen – die waarschijnlijk door de zwaartekracht van Neptunus worden beïnvloed – uit hun berekeningen hebben weggelaten. Uiteindelijk onderzochten ze de gegevens van elf KBO’s.

“Als je de objecten meerekent die door Neptunus worden verstoord, dan maak je het signaal vager en weet je niet precies wat er aan de hand is,” legt Brown uit.

In het nieuwe onderzoek wordt gesteld dat er een kans van 99,6 procent bestaat dat de merkwaardige clustering van omloopbanen van deze objecten het gevolg is van de zwaartekracht van een onbekende planeet en niet van een toevallige samenloop van omstandigheden. Dat klinkt weliswaar zeer overtuigend, zegt Malhotra, maar het betekent dat er nog altijd een kans van 1 op 250 bestaat dat de clustering een toevalstreffer is – veel groter dan de kans van 1 op 10.000 die Brown en Batygin in 2016 voorspelden.

Toch vindt Malhotra de nieuwe analyse een verbetering ten opzichte van het eerdere onderzoek, ook al is het gebaseerd op data over een kleiner aantal KBO’s. “Het is al spannend genoeg dat we in deze richting kijken, maar het is nog niet overtuigend,” zegt zij.

Ook Batygin voerde een hele reeks simulaties uit om te voorspellen welke kenmerken de vermeende planeet zou moeten bezitten om de omloopbanen van die elf KBO’s te verstoren. Daarbij ging het hem vooral om de locatie en de massa van Planeet Negen. Het einderesultaat is een ‘schatkaart’ waarop de hypothetische omloopbaan van de planeet staat aangegeven, maar het team kan niet voorspellen op welke plek hij zich precies op die omloopbaan bevindt.

Terwijl nu is berekend dat Planeet Negen een veel kleiner hemellichaam is dan eerder werd voorspeld (ongeveer zes in plaats van tien aardmassa’s), zou de planeet daarnaast ook veel dichter bij de zon staan. Dat betekent dat hij veel zichtbaarder aan de nachthemel zou moeten staan, hoewel Brown erop wijst dat de geschatte helderheid van Planeet Negen berust op veronderstellingen over de samenstelling ervan, die nog zeer voorlopig zijn.

De nieuwe voorspellingen sluiten beter aan op eerdere beweringen van de astronomen Chad Trujillo en Scott Sheppard. In 2014 maakte dat team de ontdekking bekend van een object met de aanduiding ‘2012 VP113’. Deze KBO kreeg van de astronomen de bijnaam ‘Biden’, naar de toenmalige vicepresident van de VS, Joe Biden. Trujillo en Sheppard meenden dat de omloopbanen van Biden en meerdere andere verafgelegen KBO’s geclusterd werden door de invloed van een hemellichaam met een omvang van vijf aardmassa’s.

Ondanks het feit dat beide hypotheses goed op elkaar aansluiten, denken experts dat er nog lang geen consensus is bereikt over het bestaan van een Planeet Negen.

“In het algemeen doet de hypothese het tot nu toe verrassend goed voor iets dat nog niet is gevonden,” zegt Greg Laughlin, astronoom aan de Yale University. “Ik denk dat het om een interessant en plausibel idee gaat, maar waarom hebben ze hem dan nog niet gevonden? Waar is hij?”

Zoeken naar Planeet Negen

Het feit dat wetenschappers Planeet Negen nog niet hebben opgespoord, zou erop kunnen wijzen dat hij – áls hij bestaat – zich momenteel op een van de verste punten van zijn sterk elliptische omloopbaan rond de zon bevindt, waardoor hij extreem donker is, zich zeer traag over het firmament verplaatst en bovendien in het heldere schijnsel van talloze sterren wegvalt. Brown en Batygin, en ook Sheppard en Trujillo, gebruiken de krachtige Subaru-telescoop, op de top van de vulkaan Mauna Kea in Hawaï, om de mysterieuze planeet op te sporen. Maar zelfs met de beste instrumenten die de astronomie ter beschikking staan, is die speurtocht een enorme uitdaging.

Uitgaande van zijn geschatte helderheid en omloopbaan, valt het weerkaatste licht van Planeet Negen weg tegen het heldere achtergrondschijnsel van ontelbare sterren van de Melkweg, die in een grote boog over de nachthemel loopt.

“De planeet is helder en dichtbij genoeg om te worden waargenomen, dus is de regio direct vóór de Melkweg eigenlijk de enige plek waar hij zich ongezien zou kunnen schuilhouden,” zegt Laughlin. “Mijn gevoel zegt dat áls hij bestaat, hij vrij snel zal worden opgespoord.”

De astronomen kunnen ook andere methoden gebruiken dan het afspeuren van de sterrenvelden van de Subaru om het speldenprikje van Planeet Negen aan de nachthemel te ontwaren. De Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) van de NASA, die momenteel op zoek is naar exoplaneten, zou het vage schijnsel van Planeet Negen kunnen oppikken terwijl ze gebieden scant waartoe ook de regio behoort waar de planeet wordt vermoed.

In 2019 opperden enkele astronomen dat verafgelegen objecten in het zonnestelsel met behulp van slimme dataverwerkingsprocessen uit de observaties van TESS naar voren gehaald zouden kunnen worden. Het is een techniek waaraan momenteel wordt gewerkt door Laughlin en Malena Rice van de Yale University.

“Ik wil er geen grote weddenschap op afsluiten, maar het is zeker niet onmogelijk dat een bestaand object in de sterrenvelden van TESS zal opduiken,” zegt Laughlin. “Af en toe gebeuren er ongelooflijke dingen die normaliter niet zouden gebeuren.”

Veel astronomen denken dat de jacht op Planeet Negen pas afgesloten zal worden als het Vera Rubin Observatory eenmaal in gebruik is genomen. Het observatorium, op de top van een berg in Chili, is momenteel in aanbouw en zal de beschikking hebben over een telescoop met een spiegel van 8,40 meter in diameter en een enorm beeldveld, waarmee astronomen om de paar nachten de volledige nachthemel kunnen fotograferen. Het observatorium zal in 2023 in gebruik worden genomen en astronomen de kans geven om de verplaatsing van miljoenen objecten aan de nachthemel te volgen, waaronder ruimteschroot, asteroïden, kometen, spionagesatellieten en sterren – en misschien ook Planeet Negen.

Lees ook: 18 planeten ter grootte van de aarde ontdekt recht voor onze neus

“De Vera Rubin zal ongeveer twee derde van de nachthemel bestrijken, maar dan wel in zijn totaliteit en talloze keren,” zegt Malhotra. “De telescoop kan ons helpen enkele grote stappen te maken bij het oplossen van dit soort problemen.”

Brown denkt dat Planeet Negen al zal opduiken voordat de nieuwste generatie supertelescopen online komt. Misschien gaat de raadselachtige planeet nu al schuil in gegevens waarover astronomen de beschikking hebben, zegt hij.

“Ik zou erom willen wedden – terwijl ik vaak weddenschappen verlies – dat er nu al beelden van Planeet Negen bestaan, namelijk in de grootschalige observaties die we in ons bezit hebben,” zegt Brown. “Ik denk niet dat er ooit objecten zijn gevonden die niet eerder in de bestaande gegevens waren terug te vinden, van Uranus tot en met Pluto en Eris.” Brown ontdekte de dwergplaneet Eris in 2005 met de telescoop van het Palomar Observatory en vond het hemellichaam later op een fotografische plaat die al in 1955 door dezelfde telescoop was gemaakt. “Ik heb het idee dat zoiets opnieuw zal gebeuren.”

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op NationalGeographic.com