Úvod: Záhada na kraji Sluneční soustavy

Naše Sluneční soustava je místo plné divů, ale její nejvzdálenější končiny zůstávají zahaleny tajemstvím. Za oběžnou dráhou Neptunu se rozprostírá Kuiperův pás, ledový domov komet a trpasličích planet. A právě zde, v této nesmírné temnotě, se možná skrývá další velká planeta – takzvaná planeta Devět.

Hypotéza o její existenci nevznikla jen tak z ničeho nic. Astronomové si všimli podivného shlukování drah některých velmi vzdálených objektů Kuiperova pásu. Počítačové simulace naznačují, že nejlepším vysvětlením tohoto jevu by byla gravitační síla masivní, dosud neobjevené planety, která tyto menší tělesa „postrkuje“ na jejich neobvyklé dráhy.

Najít planetu Devět je však nesmírně obtížné. Předpokládá se, že obíhá Slunce ve vzdálenosti stovek astronomických jednotek (AU), tedy mnohonásobně dál než Neptun. V takové dálce odráží jen nepatrné množství slunečního světla, což ji činí extrémně slabým objektem pro běžné dalekohledy. Mnoho pátrání již proběhlo, ale zatím bez úspěchu.

Nová studie publikovaná na serveru arXiv pod názvem „A Search for Planet Nine with IRAS and AKARI Data“ (Hledání planety Devět pomocí dat z IRAS a AKARI) však přichází s novým přístupem. Místo hledání slabého odraženého světla se vědci zaměřili na infračervené záření, které by planeta mohla sama vyzařovat, a využili k tomu archivní data ze dvou kosmických observatoří vzdálených od sebe více než dvě dekády. Jejich cílem bylo najít první přímý pozorovací důkaz existence této hypotetické planety.

##seznam_reklama##

Lovci duchů v infračerveném světle: Jak pátrali po planetě Devět

Základní myšlenka tohoto výzkumu je elegantní: i velmi chladná planeta ve vnějších končinách Sluneční soustavy by měla vyzařovat slabé teplo – infračervené záření. A co je klíčové, planeta Devět se nepohybuje vesmírem sama. Obíhá kolem Slunce, byť velmi pomalu. Pokud bychom tedy porovnali snímky stejné oblasti oblohy pořízené s odstupem mnoha let, měla by se planeta Devět prozradit svým pohybem na pozadí nehybných hvězd a galaxií.

K tomuto účelu vědci využili data ze dvou průkopnických infračervených kosmických teleskopů: amerického IRAS (Infrared Astronomical Satellite), který mapoval oblohu v roce 1983, a japonského AKARI, jehož mise probíhala v letech 2006-2007. Mezi těmito dvěma celooblohovými průzkumy uplynulo klíčových 23 let. To je dostatečně dlouhá doba na to, aby se projevil předpokládaný pomalý pohyb planety Devět, odhadovaný zhruba na 3 úhlové minuty za rok.

Vývojový diagram procesu výběru kandidátů na planetu Devět. Celý proces se skládá z kritérií výběru podle polohy a toku (jasnosti). Jednotlivé zdroje nebo páry kandidátů jsou vyloučeny, pokud splňují některé z těchto kritérií. Zdroj: Naeem, H., Taniguchi, D. & Fukagawa, M. (2025). A Search for Planet Nine with IRAS and AKARI Data. arXiv:2504.17288 [astro-ph.EP].

Proč právě infračervené světlo? Předpokládá se, že planeta Devět je ledový obr, podobný Uranu nebo Neptunu, ale mnohem chladnější. Takový objekt by byl v infračerveném spektru, kde detekujeme teplo, potenciálně „viditelnější“ než ve viditelném světle, kde bychom spoléhali jen na slabý odraz slunečních paprsků.

Výzkumníci navíc nesáhli po standardním katalogu zdrojů z mise AKARI. Místo toho použili speciální seznam nazvaný AKARI-MUSL (AKARI-FIS Monthly Unconfirmed Source List), který sestavil jeden z autorů studie. Tento katalog měl hned dvě zásadní výhody. Zaprvé, má přibližně dvakrát hlubší detekční limit než standardní katalog AKARI-BSC, což znamená, že dokáže odhalit i slabší zdroje – přesně takové, jakým by mohla být planeta Devět.

Zadruhé, a to je možná ještě důležitější, katalog AKARI-MUSL má volnější kritéria pro zařazení zdroje. Standardní katalog AKARI-BSC považuje za „reálný zdroj“ pouze ten, který byl detekován alespoň v 75 % případů na stejném místě oblohy. AKARI-MUSL však zahrnuje všechny zdroje detekované dvakrát nebo vícekrát, bez ohledu na celkový počet pozorování daného místa. Navíc z něj byly odstraněny zdroje, které byly detekovány na stejném místě s odstupem 6 měsíců, protože ty jsou pravděpodobně stacionární. Toto uvolnění kritérií je naprosto zásadní pro hledání pomalu se pohybujících objektů. planeta Devět by se totiž v průběhu měsíců, kdy AKARI skenovala stejnou oblast oblohy, mírně posunula vlivem svého vlastního orbitálního pohybu a také paralaxy (zdánlivého posunu v důsledku pohybu Země). Standardní katalog by takový „neukázněný“ zdroj, který nezůstává přesně na místě, mohl snadno vyřadit jako chybu nebo šum. Použití AKARI-MUSL bylo tedy promyšleným metodologickým krokem, šitým na míru hledání nepolapitelného, pohybujícího se cíle.

Než se vědci pustili do samotného hledání, museli si nejprve „nastavit past“. Odhadli, jak by planeta Devět mohla v infračervených datech vypadat. Na základě teoretických modelů předpokládali její hmotnost v rozmezí 7 až 17 hmotností Země a vzdálenost od Slunce mezi 500 a 700 AU. Z toho pak odvodili očekávanou teplotu a jasnost (tok) v infračerveném oboru.

S těmito odhady v ruce začali prohledávat katalogy IRAS a AKARI. Nejprve aplikovali poziční filtr: hledali dvojice zdrojů (jeden z IRAS, jeden z AKARI), jejichž úhlová vzdálenost na obloze odpovídala očekávanému pohybu planety Devět za 23 let ve vzdálenosti 500-700 AU. Tento rozsah byl stanoven na 42 až 69,6 úhlových minut. Fungovalo to jako síto, které mělo zachytit objekty pohybující se „správnou“ rychlostí.

Následovala série přísných filtrů zaměřených na jasnost a kvalitu dat, jejichž cílem bylo odstranit co nejvíce falešných signálů :

• Byly odstraněny zdroje s nízkou kvalitou měření v klíčových infračervených pásmech.
• Byly vyloučeny zdroje, které již byly identifikovány jako známé objekty (např. hvězdy, galaxie).
• Byly odstraněny zdroje příliš slabé (pod detekčními limity přístrojů) nebo naopak příliš jasné na to, aby odpovídaly předpokládané planetě Devět v dané vzdálenosti.
• Byly ignorovány oblasti poblíž roviny naší Galaxie a jejího centra, kde je obloha „zamořena“ infračerveným zářením z mezihvězdného prachu (tzv. cirry), které by mohlo hledaný signál maskovat.
• Byly vyloučeny zdroje, jejichž poměr jasností v různých infračervených pásmech naznačoval příliš vysokou teplotu (nad cca 100 K), neslučitelnou s chladnou planetou.
• Byly odstraněny páry zdrojů, jejichž jasnosti měřené IRAS a AKARI v podobných vlnových délkách byly navzájem silně nekonzistentní.
• Byly vyřazeny i páry, jejichž infračervená „barva“ (poměr jasností v různých pásmech) se mezi měřeními IRAS a AKARI výrazně lišila.

Obrovské množství dat bylo tímto způsobem systematicky pročištěno. Tento mnohastupňový filtrační proces názorně ukazuje, jak náročné je v záplavě slabých infračervených signálů z celého vesmíru (vzdálené galaxie, prachové mraky, asteroidy) najít jeden specifický, slabý a pomalu se pohybující objekt. Nebylo to jen letmé nahlédnutí do dat; byla to pečlivá eliminace založená na předpokládaných fyzikálních vlastnostech hledané planety.

Porovnání výřezů snímků z IRAS (vlevo) a AKARI (vpravo) našeho slibného kandidáta. Zelený kruh označuje polohu zdroje IRAS, zatímco bílý kruh označuje polohu zdroje AKARI. Velikost každého kruhu je 25′′. Žlutá šipka s číselným údajem v úhlových minutách ukazuje úhlovou vzdálenost mezi zdroji IRAS a AKARI. Barevná škála představuje intenzitu pixelů na každém snímku v jednotkách MJy/sr. Zdroj AKARI na pravém panelu není viditelný jako skutečný fyzický zdroj kvůli vlastnostem katalogu AKARI-MUSL, který zahrnuje i pohybující se zdroje bez měsíčního potvrzení. Zdroj: Naeem, H., Taniguchi, D. & Fukagawa, M. (2025). A Search for Planet Nine with IRAS and AKARI Data. arXiv:2504.17288 [astro-ph.EP].

Sítem propadl jediný: Detailní pohled na kandidáta

Po všech těchto počítačových filtrech zbylo na stole pouhých 13 nadějných dvojic kandidátů. Nyní přišel na řadu klíčový krok: vizuální inspekce skutečných snímků z IRAS a AKARI pro každou z těchto 13 dvojic. Zde nastoupilo trénované oko expertů, aby posoudilo, zda signály vypadají reálně a zda splňují přísná kritéria.

Podmínky pro označení dvojice za „dobrého kandidáta“ byly nekompromisní :

1. Na snímku z IRAS musel být na udaných souřadnicích jasně viditelný zdroj.
2. Na pozdějším snímku z AKARI na těch samých souřadnicích nesměl být žádný zdroj vidět (důkaz, že se objekt pohnul).
3. Obráceně, na snímku z AKARI musel být zdroj viditelný, ale na starším snímku z IRAS na souřadnicích AKARI zdroje nesměl být žádný objekt (důkaz, že tam v roce 1983 ještě nebyl).
4. Oba snímky (IRAS i AKARI) musely být „čisté“, bez kontaminace rušivými strukturami galaktického prachu (cirrů), které mohou napodobovat slabé zdroje.

Výsledek byl ohromující: pouze jediná dvojice kandidátů prošla všemi těmito kontrolami. Ostatních 12 bylo zamítnuto, protože nesplnily jednu nebo více podmínek – například zdroj byl viditelný na stejném místě v obou epochách (šlo tedy o stacionární objekt), nebo byly snímky příliš znečištěné.

Tento jediný slibný kandidát se skládá ze dvou detekcí:

• Zdroj IRAS: F02211-4844
• Zdroj AKARI: AKARI-MUSL J0220440-491247

Zde jsou jeho klíčové vlastnosti shrnuté v tabulce:

Tato tabulka přehledně ukazuje konkrétní data, která vedla k identifikaci kandidáta. Vidíme přesné souřadnice, naměřené jasnosti v různých infračervených pásmech a klíčovou úhlovou vzdálenost mezi oběma detekcemi. Uvedení odpovídajícího rozsahu vzdáleností (500-700 AU) propojuje tato pozorování zpět s hledanými fyzikálními parametry planety Devět. Kandidát se tak stává více než jen abstraktním pojmem – je definován konkrétními měřeními, což zvyšuje vědeckou váhu a srozumitelnost objevu.

Mapa pravděpodobnosti detekce zdroje AKARI u našeho slibného kandidáta. Tři skeny v horní řadě byly pořízeny 26. června 2006, zatímco zbývající dva skeny ve spodní řadě byly pořízeny 26. prosince 2006. Čas skenování je zobrazen v horní části každého panelu spolu s datem skenování. Velikost každého panelu je 30′×30′. Velikost zelených kruhů uprostřed každého panelu je 80′′. Barevná škála představuje intenzitu pixelů v libovolných jednotkách. Při extrakci bodových zdrojů jsou pixely s intenzitou $\ge 15$ považovány v prvním kroku za detekce a postoupeny k potvrzovacímu procesu. Zdroj: Naeem, H., Taniguchi, D. & Fukagawa, M. (2025). A Search for Planet Nine with IRAS and AKARI Data. arXiv:2504.17288 [astro-ph.EP].

Proč je právě tento kandidát považován za „dobrý“? Není to jen kvůli jednomu faktoru, ale díky souhře několika důležitých indicií:

• Odpovídající pohyb: Naměřená úhlová vzdálenost mezi zdroji (47,46 úhlových minut) přesně zapadá do předpovězeného rozsahu (42 až 69,6 úhlových minut) pro objekt ve vzdálenosti 500-700 AU, který se pohyboval po dobu 23 let.
• Zmizení a objevení: Kandidát dokonale splňuje kritérium „hry na schovávanou“ – byl viděn teleskopem IRAS v roce 1983, ale na stejném místě už nebyl vidět teleskopem AKARI v roce 2006. Naopak, na místě, kde ho viděl AKARI v roce 2006, nebyl v roce 1983 teleskopem IRAS detekován. To silně naznačuje skutečný pohyb objektu.
• Konzistentní jasnost: Naměřené jasnosti jsou v očekávaném rozmezí pro planetu Devět a jsou rozumně konzistentní mezi měřeními IRAS a AKARI v podobných vlnových délkách (po zohlednění možné proměnnosti nebo nejistot měření). Kandidát prošel filtry jasnosti a barev, které vyřadily jiné potenciální dvojice.
• Čisté snímky: Okolí obou detekcí na snímcích nebylo kontaminováno rušivými strukturami prachu.
• Pohyb potvrzený v AKARI datech: Další analýza detailních dat z AKARI (tzv. mapy pravděpodobnosti detekce) ukázala, že zdroj AKARI byl detekován několikrát během jednoho dne (26. června 2006), ale nebyl detekován na stejném místě o šest měsíců později (26. prosince 2006). Tento vzorec – potvrzení detekce v rámci hodin, ale absence potvrzení v rámci měsíců – je přesně to, co bychom očekávali od pomalu se pohybujícího objektu, u něhož se projevuje paralaxa a orbitální pohyb v tomto časovém měřítku.

Právě tato kombinace faktorů – shoda v očekávaném pohybu, vizuální důkaz zmizení a objevení, plausibilní jasnost, čisté snímky a potvrzující signatura pohybu v datech AKARI – činí tohoto kandidáta tak zajímavým. Snižuje se tím pravděpodobnost, že jde jen o náhodnou shodu nebo artefakt v datech, a posiluje se argument, že by mohlo jít o skutečný pohybující se objekt hodný dalšího zkoumání.

Ještě není vyhráno: Co musí následovat?

Nalezení jednoho slibného kandidáta je vzrušující zpráva, ale je naprosto klíčové zdůraznit: toto není objev planety Devět. Je to zatím jen velmi zajímavá stopa.

Problém spočívá v tom, že máme pouze dvě „fotografie“ tohoto objektu, jednu z roku 1983 a druhou z roku 2006. Dva body sice definují přímku, ale neumožňují určit celou dráhu objektu. Nevíme, zda se pohybuje po elipse kolem Slunce, jak by se na planetu slušelo, nebo zda jde o nějaký jiný jev či dokonce jen o velmi nepravděpodobnou náhodu. Proto jsou nezbytná další, následná pozorování. Astronomové potřebují získat třetí (a ideálně i další) „bod“, aby mohli spočítat dráhu kandidáta a ověřit, zda se pohybuje podle Keplerových zákonů, tedy zda je gravitačně vázán ke Slunci.

Jak takové pozorování provést? Autoři studie navrhují použít výkonné moderní přístroje, jako je kamera DECam (Dark Energy Camera) umístěná na čtyřmetrovém dalekohledu Victora M. Blanca v Chile. DECam má dvě klíčové výhody: obrovské zorné pole (pokryje velkou část oblohy najednou, což je užitečné, protože přesná současná poloha kandidáta je nejistá) a vysokou citlivost. Měla by být schopná detekovat i velmi slabé objekty, možná dokonce i ve viditelném světle, až do předpokládané magnitudy planety Devět (méně než 26).

Plán je následující: astronomové nejprve vypočítají předpokládaný pohyb kandidáta od posledního pozorování (AKARI v roce 2006) do současnosti (např. 2024/2025). Odhadovaný posun za přibližně 18 let se pohybuje mezi 33 a 54,7 úhlovými minutami. Poté zaměří DECam na vypočtenou oblast na obloze a pokusí se objekt znovu najít. Pokud se to podaří, a následně bude potvrzen dalším pozorováním o něco později, bude konečně možné určit jeho dráhu a zjistit, zda jde skutečně o dlouho hledanou planetu Devět.

Celý tento proces krásně ilustruje, jak funguje věda. Studie vygenerovala testovatelnou hypotézu („tento kandidát by mohl být planeta Devět“). Dalším krokem je rigorózní testování pomocí nových pozorování. Ukazuje to, že vědecký pokrok postupuje v krocích predikce, pozorování a ověřování a že mimořádná tvrzení (jako objev nové planety) vyžadují mimořádné důkazy (potvrzenou oběžnou dráhu). Je důležité krotit nadšení a ukázat cestu vpřed, nikoli předčasně slavit vítězství.

Závěr: Pátrání pokračuje

Shrneme-li to, vědcům se pomocí chytré analýzy archivních infračervených dat, pokrývajících více než dvě desetiletí, podařilo prosít obrovské množství informací a identifikovat jeden pozoruhodný objekt, který se chová tak, jak bychom od planety Devět očekávali.

Potvrzení existence planety Devět by mělo zásadní dopad na naše chápání vzniku, struktury a dynamiky celé Sluneční soustavy. Vysvětlilo by záhadné dráhy vzdálených těles a otevřelo by novou kapitolu ve výzkumu našeho planetárního systému.

I když potvrzení stále čeká na budoucí pozorování, tato studie představuje významný krok vpřed. Poskytuje konkrétní, hmatatelný cíl pro další pátrání. Místo hledání jehly v kupce sena nyní astronomové vědí, kde přesně na obloze hledat jednoho velmi slibného kandidáta.

Nesmírná temnota vnějších končin Sluneční soustavy možná stále skrývá svá tajemství, ale díky vynalézavým metodám a vytrvalému hledání jsme možná o krok blíž k jejich odhalení.

Zdroj: Naeem, H., Taniguchi, D. & Fukagawa, M. (2025). A Search for Planet Nine with IRAS and AKARI Data. arXiv:2504.17288 [astro-ph.EP]. Dostupné na: https://arxiv.org/abs/2504.17288