من الممكن أن يكون هناك كوكب آخر مختبئ في الأطراف الخارجية للنظام الشمسي، أو دليل على تغير قوانين الجاذبية. أفاد اثنان من علماء الفيزياء النظرية أن نفس الملاحظات التي ألهمت البحث عن الكوكب التاسع قد تكون دليلاً داخل النظام الشمسي على قانون معدل للجاذبية تم تطويره في الأصل لفهم دوران المجرات.
تصور فني لأجسام حزام كويبر (KBOs)، التي تقع في الأطراف الخارجية للنظام الشمسي على بعد مذهل يبلغ 4 مليارات ميل من الشمس. مصدر الصورة: ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وجي بيكون (STScI)
توصل هارش ماثور، أستاذ الفيزياء في جامعة كيس ويسترن ريزيرف، وكاثرين براون، الأستاذة المشاركة في الفيزياء في كلية هاميلتون، إلى هذا الاستنتاج بعد دراسة تأثير درب التبانة على أجسام النظام الشمسي الخارجي - إذا كان قانون الجاذبية محكومًا بنظرية تسمى ديناميكيات نيوتن المعدلة (MOND).
يقترح MOND أن قانون الجاذبية الشهير لإسحاق نيوتن صالح إلى حد ما. أي أنه عندما يصبح تسارع الجاذبية الذي تنبأت به قوانين نيوتن صغيرًا بدرجة كافية، فإن MOND يسمح لسلوك جاذبية مختلف بأن يحل محله.
إن المراقبة الناجحة لـ MOND على نطاق المجرة هي السبب وراء اعتقاد بعض العلماء أنه يمكن أن يحل محل "المادة المظلمة". "المادة المظلمة" هو مصطلح يستخدمه الفيزيائيون لوصف شكل افتراضي من المادة له تأثيرات جاذبية ولكنه لا ينبعث منه أي ضوء.
وقال ماثور: "إن MOND يفسر عمليات الرصد على نطاق المجرة بشكل جيد للغاية، لكنني لم أتوقع أن يكون لها تأثير كبير على النظام الشمسي الخارجي".
وقد نُشرت نتائجهم مؤخرًا في مجلة Acta Astronomica.
سبق لماذر وبراون أن درسا تأثيرات MOND على ديناميكيات المجرات. ولكن بعد أن أعلن علماء الفلك في عام 2016 أن بعض الأجرام السماوية في النظام الشمسي الخارجي لديها شذوذات مدارية يمكن تفسيرها بالكوكب التاسع، أصبحوا مهتمين بالتأثيرات المحلية لـ MOND.
أدت الشذوذات المدارية إلى اكتشافات تاريخية: تم اكتشاف نبتون من خلال جاذبيته على مدارات الأجسام القريبة، وقدم الدفع الأمامي الصغير لعطارد أدلة مبكرة لدعم نظرية النسبية العامة لأينشتاين، واستخدم علماء الفلك مؤخرًا الديناميكيات المدارية لاستنتاج وجود ثقب أسود هائل في مركز درب التبانة.
أدرك براون أن تنبؤات MOND قد لا تتطابق مع الملاحظات التي كانت الدافع للبحث عن الكوكب التاسع. وقالت: "أردنا أن نعرف ما إذا كانت البيانات الداعمة لفرضية الكوكب التاسع ستستبعد وجود MOND بشكل فعال".
بدلًا من ذلك، وجد موسر وبراون أن MOND تنبأ تمامًا بالتجمع الذي لاحظه علماء الفلك. وهم يعتقدون أنه على مدى ملايين السنين، سيتم سحب مدارات بعض الأجسام في النظام الشمسي الخارجي إلى محاذاة بواسطة مجال الجاذبية الخاص بمجرة درب التبانة.
وقال ماثر: "عندما قارنوا مدارات الأجسام الموجودة في مجموعة بيانات الكوكب 9 مع مجال الجاذبية لمجرة درب التبانة نفسها، وجدوا توافقًا مذهلاً".
يحذر المؤلفون من أن مجموعة البيانات الحالية صغيرة وأن أي احتمال آخر قد يكون صحيحًا؛ على سبيل المثال، يعتقد علماء فلك آخرون أن خصوصيات المدار هي نتيجة لتحيزات المراقبة.
وقال براون: "مهما كانت النتيجة، فإن هذا العمل يسلط الضوء على إمكانات النظام الشمسي الخارجي كمختبر لاختبار الجاذبية ودراسة المسائل الأساسية في الفيزياء".