Sedna är inte ensam

Observationsnatten den 30 augusti 1992 skulle bli historisk inte bara för de två vid teleskopet – de amerikanska astronomerna David Jewitt och Jane Luu. En milstolpe i utforskningen av solsystemet passerades då.

Den stora upptäckten var bara en oansenlig, knappt skönjbar ljusfläck. Men den vandrade mycket sakta bland stjärnorna, vilket avslöjade att den hörde till solsystemets allra avlägsnaste objekt. Den bokfördes som 1992 QB1. Och banan, den var sensationell. Långt bortom Neptunus låg den, ja till och med bortom Plutos medelavstånd från solen. Detta var i sanning det mest avlägsna objekt som man någonsin hade sett i solsystemet. Av ljusstyrkan och avståndet kunde man sluta sig till att himlakroppen var ett par hundra kilometer i diameter, ungefär som en stor asteroid.

Planet X – finns den?

Nu var det faktiskt inte så att upptäckten av 1992 QB1 kom som en ren överraskning. Jewitt och Luu letade medvetet efter just sådana himlakroppar, och de var inte först med det. Historien går ända tillbaka till tiden för Plutos upptäckt år 1930 vilken hyllades som en stor bedrift. Att göra något i samma stil fast ännu grandiosare – att upptäcka ännu en jätteplanet där ute, Planet X – den tionde planeten, eller att räkna sig fram till den ur dess störningar på Uranus och Neptunus har aldrig upphört att locka entusiaster, yrkesastronomer likaväl som amatörer.

Men redan på 1930-talet framfördes det tankar i helt annan riktning. Kanske finns det inga stora planeter alls bortom Neptunus utan bara en massa små himlakroppar, varav Pluto måhända var den största. Varför skulle den ursprungliga solnebulosan ha haft en skarp kant just nära Neptunusbanan? Vore det inte rimligare att tro att planetbygget hade börjat även längre ut men hindrats av brist på tid? Bland dem som hade sådana idéer fanns den amerikanske komet- och meteorexperten Fred Whipple, den irländske privatforskaren Kenneth Edgeworth och så småningom även den holländsk-amerikanske astronomen Gerard Kuiper.

Ingen av dem kom dock särskilt långt. Tiden var helt enkelt inte mogen för det. Men på 1970- och 80-talen tillkom nya argument i och med att kometernas ursprung diskuterades livligt. En av de mest insiktsfulla var den från Uruguay bördige Julio Fernández, som 1980 hävdade Whipples gamla tes: att de kometer som befolkar solsystemets innersta del bör ha sitt ursprung strax bortom Neptunusbanan. Till skillnad från Whipple hade han tillgång till nya rön om kometernas utveckling, och hans slutsatser fick därför stor vikt.

Tiden gick, datorerna blev allt kraftfullare och nya beräkningar pekade mot att det måste finnas ett ”kometbälte” utanför Neptunus bana, en reservoar av isiga rymdblock som döptes till Kuiperbältet. De teoretiska förutsägelserna måste givetvis testas. Och i den andan arbetade Jewitt och Luu.

Många försökte hitta något men inget hände, och det fanns rentav en känsla av otålighet när 1992 QB1 dök upp. Den blev början på en strid ström av upptäckter som fortsätter i oförminskad takt. I dag känner vi till över ett tusen objekt som rör sig bortom Neptunus bana, de transneptunska objekten.

Solsystemets iskross

Till största delen faller de inom två kategorier. I den ena finns överraskande nog ett stort antal himlakroppar som liksom Pluto befinner sig i så kallad två tredjedels-resonans med Neptunus – de går två varv kring solen på samma tid som Neptunus går tre. Detta skyddar dem från att komma för nära jätteplaneten, och därför tror vi att banorna är stabila i miljarder år. Eftersom objekten är som småsyskon till Pluto, kallas de ”plutiner”.

Den andra stora gruppen håller sig på lite större avstånd, ungefär vid de yttre delarna av Plutos bana. De klarar sig från Neptunus utan hjälp av resonanser. Hit hör den först upptäckta 1992 QB1. I engelskspråkig litteratur talas det ibland om ”cubewanos” – läs QB1 på engelska så förstår du varför! – men det låter för oseriöst och är inte offentligt vedertaget.

Alla dessa objekt tillsammans bildar ett stort bälte bortom Neptunus som omsluter hela planetsystemet. Och storleken är faktiskt imponerande. Om asteroidbältet mellan Mars och Jupiter är som en ringformig vaniljmunk, så blir det transneptunska bältet som ett traktordäck. Tänka sig att vi levde innanför denna jättelika struktur ända till 1990-talet utan att se den!

Nästan alla använder namnet Kuiperbältet, trots att Gerard Kuiper inte var först med idén och kanske inte ens tänkte i de rätta banorna. Det står i alla fall klart att det är himlakroppar som bildades utanför Neptunus och aldrig har haft något särskilt med planeten att göra. Men bältet är ändå inte en orörd relik från solsystemets uppkomst. Därtill är banorna alltför elliptiska och lutar för mycket mot varandra.

Räknar man noga på saken ser man att kropparna i Kuiperbältet inte kan ha undgått att krocka med varandra, med vidsträckt förstörelse som följd. Om asteroidbältet kan liknas vid solsystemets stenkross, så är Kuiperbältet dess iskross, för byggnadsmaterialet där ute är till stor del is.

Vad är en planet?

Nu kommer vi till den brännande och lite obehagliga frågan: är Pluto egentligen en planet? Det första konkreta hotet mot Plutos ställning kom för snart 30 år sedan, när dess måne Charon upptäcktes. Den visade sig konkurrera med Pluto själv i storlek, så systemet borde med rätta kallas en dubbelplanet. Och Pluto är till och med mindre än vår måne – bara 2 400 kilometer i diameter.

Synen på Pluto ändrades ytterligare i och med upptäckten av Kuiperbältet och plutinerna. De flesta av de omkring tusen hittills kända objekten mäter något hundratal kilometer i diameter, den största av dem är Quaoar på ungefär 1 200 kilometer. Ingen är så stor som Pluto. Om vi visste att detta gäller även för alla ännu oupptäckta objekt skulle vi i någon mån kunna hävda att Pluto är så överlägsen att den förtjänar att kallas planet. Men ännu har vi inte spanat tillräckligt över himlavalvet.

Det är alltså högst osäkert om Pluto kan räknas som väsensskild från de andra transneptunerna. Troligen är den bara nestorn och en av de största i denna jättelika population. Så tror flertalet experter i dag. Men varför är frågan obehaglig, som det antyddes ovan?

Pluto degraderas

År 2000 rasade en storm av ovett mot ledningen för Internationella Astronomiska Unionen (IAU) på grund av ett förslag att man skulle reservera en plats för Pluto på listan över ”småplaneter” och ge den ett officiellt nummer på denna lista. Detta uppfattade många som att Pluto skulle degraderas, och de opponerade sig våldsamt. Plutoupptäckaren amerikanen Clyde Tombaugh skulle vrida sig i sin grav och skolbarnen skulle gråta.

Man kan notera att protesterna mest kom från USA, och Pluto är ju den enda ”amerikanska” planeten, vilken betydelse det nu kan ha. Resultatet blev i alla fall att IAU inte gjorde det föreslagna ingreppet, så Plutos officiella planetstatus är orubbad än. Men i dessa dagar, när inte bara transneptuner räknas i tusental utan även exoplaneter – planeter kring andra stjärnor – finns i hundratal, måste allt omprövas. Kanske är vi på väg mot en strikt vetenskaplig definition av begreppet planet – något som aldrig har funnits.

En ny skiva kring Neptunus

Kuiperbältet har med rätta fått stor uppmärksamhet, men lite i skymundan har en annan upptäckt gjorts som har minst lika stor betydelse. Man har funnit en ny kategori av transneptunska objekt med långt utsträckta ellipsbanor. Deras inre vändpunkter ligger nära eller strax utanför Neptunusbanan, och de yttre ligger oftast mycket långt bort. Objekten kan ha kommit mycket nära jätteplaneten i det förgångna, och många kanske gör det alltjämt.

Vi känner i dag till cirka hundra medlemmar i denna grupp. Flera av de största är runt 500 kilometer i diameter, men redan nu har man hittat minst ett objekt, kallat 2003 UB313, som faktiskt visat sig vara större än Pluto. Nästan alla befinner sig i sina banors innersta delar – det är bara när de hamnar närmast oss som vi kan se dem. Längre ut, där de tillbringar större delen av tiden, finns det med säkerhet många fler; de förefaller vara ungefär lika många och lika stora som objekten i Kuiperbältet. De rör sig i en vidsträckt ”skiva” som är ganska platt, eftersom banorna ligger rätt så nära planeternas banplan.

Man tror att denna skiva är en relik från jätteplaneternas – Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus – uppkomst. När de växte fram i solsystemets barndom och intog sina respektive banor, så ”städades” rymden däromkring på en jättelik mängd mindre himlakroppar, rester av planetbyggets tidigare utveckling. Dessa hade växt till olika storlek men till slut förlorat i konkurrensen med de fyra blivande jättarna. Deras öde blev att antingen kollidera med planeterna och försvinna eller passera nära dem och därvid slängas ut av planetgravitationen så att de hamnade i banor liknande dem i den transneptunska skivan.

Att ge skivan ett riktigt bra namn har vi inte lyckats med. Amerikanska forskare kallar den för den spridda skivan. the scattered disk. Men namnet är alltför tekniskt för populärt bruk, och det vore bättre om man kunde associera till en person, som man har gjort med Kuiperbältet. Ingen kandidat har dock förts fram. Bäst vore de två som för 25 år sedan räknade sig fram till skivans existens – den ovan nämnde Julio Fernández och kinesen Wing Ip. Jag använder nu för första gången namnet Ip-Fernándezskivan.

När solsystemet var 0,1 miljarder år gammalt (mot nuvarande 4,6) var denna skiva som mest massiv och vägde kanske tiotals gånger jordens massa. Men sedan dess har det bara gått utför – ett efter ett har objekten passerat nära Neptunus och kastats allt längre bort. Många har slungats i väg ända till Vintergatans rymder, andra har stannat i solsystemets utmarker i det så kallade Oortska kometmolnet. Nu återstår bara en tiondel av jordens massa i den bleka skugga som dagens skiva utgör.

Sedna och dess kumpaner

Vintern 2004 inträffade en sensation. Amerikanen Mike Brown publicerade tillsammans med sina kolleger upptäckten av ett nytt transneptunskt objekt som var olikt alla andra. Det har på upptäckarnas förslag fått namnet Sedna efter inuiternas havsgudinna.

Sedna är stor. Diametern uppskattas till nästan tre fjärdedelar av Plutos. Men det mest överraskande med Sedna är dess bana. Minsta avståndet till solen är ungefär 75 gånger jordbanans radie, så även när Sedna är som närmast solen, är den långt bortom Plutos maximala avstånd. Omloppstiden är mer än 10 000 år, och Sednas yttre vändpunkt ligger på nästan tusen gånger vårt avstånd från solen.

Det är inte det att banan totalt sett är så stor, för Ip-Fernándezskivan når ibland ännu längre ut. Nej, överraskningen är att Sedna rundar solsystemet så långt bortom Neptunus att den inte störs märkbart av planeterna. Banan förefaller evigt oföränderlig.

Men detta är en paradox. Skulle en himlakropp nästan lika stor som Pluto ha uppstått och vuxit fram i denna avlägsna, starkt elliptiska bana? Omöjligt, säger alla som förstår teorin för planeternas uppkomst. Något särskilt måste ha hänt, som slet bort den från Ip-Fernándezskivan. Och vad kan detta ha varit? Utan tvivel var det en främmande stjärna som trängde sig på och passerade ovanligt nära solen. Dess gravitation kan ha stört många av de objekt i skivan vars banor ledde relativt långt ut.

Bara en passage osannolikt

Sedna befinner sig nu 90 gånger längre bort från solen än vi. Den närmar sig långsamt, och om 70 år kommer den som närmast. Tur det, hade den varit i någon avlägsnare del av sin bana skulle vi inte kunnat upptäcka den. Men det vore en mycket märklig tillfällighet om Sedna skulle vara ensam i sitt slag och bara råkade befinna sig just där den kunde upptäckas precis när vi började söka med teleskop som är tillräckligt känsliga för att kunna hitta den.

Man tror därför att det finns många fler ”sednor” som just nu är för avlägsna för att kunna ses. Enligt beräkningar som jag har gjort tillsammans med franska och italienska astronomer bör de kunna räknas i hundratals. Men alla är inte precis som Sedna, förstås. En del rundar solen på närmare håll, en del längre bort. Somliga är mindre än Sedna och andra är omfångsrikare. Några kan vara så stora som planeten Mars eller ännu större men gömmer sig för tillfället långt bort.

Men Ip-Fernándezskivan är ändå inte särskilt rik på stora kroppar i dag. Om en stjärna hade passerat nyligen, så skulle det inte på långa vägar ha funnits tillräckligt med material i skivan för att slita ut alla sednor. Stjärnpassagen måste i stället ha inträffat i solsystemets barndom, när skivan var som mest massiv. Och detta leder i sin tur tankarna in på ett nytt spår.

Det är nämligen mycket ovanligt att stjärnor passerar så nära som det skulle ha krävts. Man skulle alltså behöva anta en egendomlig lyckträff, nämligen att denna mycket ovanliga händelse inträffade just under den korta tid när Ip-Fernándezskivan var mycket massiv. Och ingen kan vara nöjd med en teori som bygger på en sådan slumphändelse. Därför tror jag och många med mig att vi här i stället ser ett tecken på att solen, vår stjärna, föddes som medlem av en stjärnhop. I denna miljö skulle en närpassage vara mycket naturligare.

Det är inget konstigt med den idén. Stjärnhopar är vanliga nu och var det säkert också när solen var ung. De flesta löses upp på ganska kort tid, och stjärnorna går sedan sina egna vägar. Så kan det vara med solen också.