Dudas sobre el supuesto noveno planeta del Sistema Solar

Dibujo20170621 nine planet artistic image nasa jpl

No sabemos aún si existe un noveno planeta, una supertierra, en el Sistema Solar. Pero el OSSOS (Outer Solar System Origins Survey) acaba de refutar los indicios que apuntaban a su existencia. Las resonancias orbitales observadas por el famoso Mike Brown y Konstantin Batygin a principios de 2016 son ficticias. Según el nuevo análisis de OSSOS, que ha descubierto unos 800 objetos transneptunianos, ocho de los cuales deberían presentar estas resonancias, no existen; parecen ser un resultado de un sesgo en el análisis previo de otros ocho cuerpos. Por tanto, ahora mismo quedan descartados todas las pruebas sobre la existencia del supuesto noveno planeta.

El artículo es Cory Shankman, J. J. Kavelaars, …, Kathryn Volk, “OSSOS VI. Striking Biases in the detection of large semimajor axis Trans-Neptunian Objects,” arXiv:1706.05348 [astro-ph.EP]. Me he enterado gracias a Ethan Siegel, “Goodbye, Planet Nine! New And Better Data Disfavors A Giant World Beyond Neptune,” Starts With A Bang, 21 Jun 2017. El artículo con la propuesta original es Konstantin Batygin, Michael E. Brown, “Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System,” Astronomical Journal 151: 22 (2016), doi: 10.3847/0004-6256/151/2/22, arXiv:1601.05438 [astro-ph.EP].

Recomiendo volver a leer a Daniel Marín, “Estrechando el cerco alrededor del Planeta X (no, no se ha descubierto un noveno planeta del sistema solar)”, Eureka, 20 Ene 2016, y, en este blog, “¿Existe otro planeta en el Sistema Solar?” LCMF, 31 Ene 2016.

[PS] La respuesta de Mike Brown no se ha hecho esperar. Ya había observado sesgos parecidos a los observados por OSSOS y no afectan a su análisis sobre la existencia del noveno planeta. Más aún, “le apena” que los resultados de OSSOS no afecten a su análisis. Ya publicó sobre este tipo de sesgos en M. E. Brown, “Observational bias and the clustering of distant eccentric Kuiper belt objects,” arXiv:1706.04175 [astro-ph.EP] (allí analizó los 10 TNOs que apoyan su hipótesis). Quizás se olió el asunto y decidió contestar a priori, antes de que saltara la liebre. Habrá que esperar hasta julio para una respuesta a posteriori (basada en los 8 TNOs adicionales de OSSOS), científicamente más rigurosa. Habrá que estar al loro. [/PS]

[PS 07 Jul 2017] He cambiado el titular de esta entrada de “Duro varapalo al supuesto noveno planeta del Sistema Solar ” por “Dudas sobre el supuesto noveno planeta del Sistema Solar”. [/PS]

Dibujo20170621 orbits well-characterized kuiper-belt objets arxiv 1601 05438

Según Brown y Batygin, el supuesto noveno planeta era una supertierra, con un tamaño similar a Urano o Neptuno, situada mucho más allá de la órbita de Neptuno. Las pruebas indirectas de su existencia se basaban en el efecto que producía en las órbitas de los ocho objetos transneptunianos con órbitas de alta excentricidad mejor caracterizados. Si estos objetos eran típicos, las resonancias en sus órbitas eran un indicio firme de la existencia del noveno planeta.

Dibujo20170621 ossos tnos detections arxiv 1706 05348

Por desgracia para los aficionados al noveno planeta, los datos del catálogo OSSOS, obtenidos con el Canada-France-Hawaii Telescope entre 2013–2017, no apoyan los indicios de Brown y Batygin. OSSOS ha descubierto más de 800 objetos transneptunianos, ocho de los cuales tienen órbitas de alta excentricidad y, por tanto, deberían presentar las mismas resonancias orbitales que los cuerpos estudiados por Brown y Batygin. Pero no las presentan. Más aún, sus órbitas apuntan a que la distribución angular de las órbitas de los objetos transneptunianos no muestra ningún efecto de una posible supertierra más allá de Neptuno. La selección realizada por Brown y Batygin estaba sesgada (aunque estos astrónomos no tienen la culpa, más allá de un posible sesgo de confirmación).

En resumen, todo indica que no tenemos ningún indicio, ni siquiera indirecto, de la posible existencia de un noveno planeta. Por supuesto, esto no significa que no exista. Solo han recibido un duro varapalo los indicios que se ofrecieron a principios del año de 2016 y que generaron un enorme eco mediático. Lo que pueda pasar en el futuro es imposible de prever.

Dibujo20170621 ten kbos for nine planet hypothesis arxiv 1706 04175

[PS 22 Jun 2017] Permíteme resumir los argumentos de Brown en su nuevo artículo (arXiv:1706.04175 [astro-ph.EP]). La propuesta original del noveno planeta por Brown y Batygin se basaba en el análisis de las órbitas de los últimos TNOs de gran excentricidad descubiertos entonces, los seis en azul esta figura; antes de OSSOS se han descubierto otros cuatro, tres en rojo por Sheppard y Trujillo (2016), llamados 2013 FT28, 2014 FE72, y 2013 SY99, y el cuarto en verde por Bannister et al. (2017), llamado 2014 SR349. Entre los 10 TNOs hay uno que no apoya la hipótesis del noveno planeta, 2014 FT28 (el punto rojo más arriba en la figura); los otros se pueden ajustar, más o menos, a ella. Según Brown, su efecto en contra de la hipótesis es ridículo, estimándose una significación estadística de 0,025% a la hipótesis nula (que no exista noveno planeta).

Para Brown es obvio que si hay diez TNOs de los que nueve están a favor de su hipótesis y uno está en contra, la existencia del noveno planeta está fuera de toda duda, y punto pelota. ¿Podría haber un sesgo en las observaciones y que sólo observáramos TNOs en la región a favor de la hipótesis? Según Brown sesgo hay, pero es muy improbable que afecte a su hipótesis. Brown estima (por la cuenta de la vieja, pues no detalla el cálcula) que hay una significación estadística de 0,02% de que así ocurra. Por tanto, su hipótesis sobre el noveno planeta sigue brillando con luz propia.

Dibujo20170621 probability distribution nine planet hipothesis tnos arxiv 1706 04175

Pero el análisis de Brown no tiene en cuenta los nuevos resultados de OSSOS. Hay cinco nuevos TNOs en contra de la hipótesis de Brown; además, teniendo en cuenta el sesgo observacional hacia TNOs a favor de la hipótesis, se estima mediante simulaciones por ordenador que hay toda una población de TNOs en contra de la hipótesis de Brown. Si existiera el noveno planeta no podría existir dicha población. Brown ha dicho en Twitter que preparará un artículo discutiendo el efecto de estos nuevos TNOs sobre su hipótesis. Incluso ha llegado a sugerir que la colaboración OSSOS no tiene experiencia suficiente en este tipo de análisis, al menos no tanta como él, y que por tanto sus conclusiones en contra del noveno planeta son exageradas.

Habrá que esperar al nuevo artículo de Brown que se publicará en julio. Pero todo apunta a un primer varapalo a la hipótesis del noveno planeta. Quizás mi titular, “duro varapalo” es un poco exagerado. Quizás tendría que haber titulado “primer varapalo”. Aún así, lo habitual con hipótesis de base observacional dudoda es que cuando empiezan a aparecer datos en contra, dicho número crece y no para de crecer, hasta que la hipótesis acaba en el pozo del olvido [/PS].


14 Comentarios

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Paul BarbadewPaul Barbadew

¿Mala voluntad eligiendo las ocho muestras? ¿Simple mala suerte haber elegido justo esos 8 de los 800? ¿Falta de datos?
Lo bueno de la ciencia es que por mucho que retuerzas tus datos y tus ideas, la verdad acaba desbordándote.

Francisco R. Villatoro

Paul, “mala voluntad” nunca, se trataba de los ocho transneptuanos (TNOs) de alta excentricidad mejor caracterizados a principios de 2016; con el nuevo catálogo de OSSOS tenemos nuevos TNOs con esta propiedad, así que se ha repetido el análisis previo. Podía ocurrir dos cosas, se confirman los indicios previos, o se refutan. Y en este caso todo apunta a lo segundo.

Paul BarbadewPaul Barbadew

Tienes razón, Francis, y eres mucho más ecuánime y prudente que yo. Como otra mucha gente, me ilusionaba tener una superTierra y me molesta que la realidad vaya en contra de mis deseos :)

En cualquier caso es curioso: los 8 mejor caracterizados presentan una serie de resonancias y los otros 792 no. Quizás no sea un noveno planeta pero hay algo llamativo en estos TNOs (o me estoy montando una película yo mismo, que no se debe descartar).

TxemaryTxemary

Que luego igual resulta que no estaban tan bien caracterizados como creíamos… que margen de error siempre hay…

CharlesCharles

¿Donde dices “OSSOS ha descubierto más de 800 objetos transneptunianos, ocho de los cuales deberían presentar las mismas resonancias…” debería ser “OSSOS ha descubierto más de 800 objetos transneptunianos, muchos de los cuales deberían presentar las mismas resonancias…” ? o me he perdido algo.

DarkSapiens

Um… Francis, Brown sí que detalla el cálculo en su artículo sobre los posibles sesgos. Se basa en utilizar todos los descubrimientos de KBOs como “survey” y ver cuál era la probabilidad de descubrir los 10 objetos lejanos en otras posiciones si la distribución de sus orientaciones fuera uniforme. Puedo comentar esto más en detalle después si fuera necesario.

Y por cierto, creo que los 10 objetos que usa Brown cuadran con la hipótesis del Planet Nine, puesto que el que no tiene la órbita agrupada con el resto está justo en la orientación opuesta, algo que también era esperado.

En cuanto a los 8 objetos de OSSOS, en realidad sólo 4 afectan al tema del Planet Nine, como dicen en el propio artículo. Son los que tienen órbitas con semieje mayor superior a 250 UA. Tanto en el paper de OSSOS como en el de Brown explican que en semiejes mayores entre 140 y 250 UA la distribución es intermedia entre la uniforme que hay en objetos más cercanos y la agrupada que hay en los más lejanos.

Saludos.

korikori

Saludos, Francis.

Qué tendría que estudiar si quisiera enterarme de análisis estadísticos, errores, intervalos de confianza, sesgos, etc en ciencia? No sé ponerle nombre a todas estas técnicas porque desconozco el término exacto al que pertenecen. Al final, es casi lo más recurrente del blog y a veces puedo seguir el texto, pero son más las veces que no.

Para rematar, algún ensayo/libro docente/loquesea? Muchas gracias!

Francisco R. Villatoro

Kori, tienes que estudiar el contraste de hipótesis y el diseño de experimentos, ramas de la teoría de la inferencia estadística; muy importante en ciencias experimentales y observacionales, debería aparecer como capítulo en todo libro de estadística. ¿Un libro? ¿Sabes estadística? En su caso, el mejor libro es Robert O. Kuehl, “Design of Experiments: Statistical Principles of Research Design and Analysis,” (1999). Si no sabes estadística, debes empezar por el principio. Un buen libro puede ser Frederick James, “Statistical Methods in Experimental Physics,” (2006).

Francisco R. Villatoro

Cuidado, ese post de Brown es del 4 de mayo y solo habla de uno de los TNOs encontrados por OSSOS, no discute los otros TNOs observados por OSSOS. Quizás la mención a OSSOS te ha confundido.

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