Konstantin Batygin: astronom, który szuka planety, jakiej nikt nie widział

Konstantin Batygin

Photo: Christopher Michel / CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Urodzony	23 marca 1986 Moscow, Soviet Union
Zawód	Astronom i planetolog
Nagrody	Stypendium Packard dla Nauki i Inżynierii

Co jakiś czas ktoś pyta Konstantina Batygina, czy Planeta Dziewiąta naprawdę istnieje, a on odpowiada tak, jak większość naukowców woli nie odpowiadać: jego zdaniem jest tam, gdzie jej szukają. Od blisko dekady oblicza, gdzie powinna znajdować się ukryta planeta za Neptunem i dlaczego wciąż nikt jej nie dostrzegł. Wie, że wystarczy jeden dostatecznie dokładny przegląd nieba, by jego praca okazała się prorocza albo ośmieszająca. Niewielu badaczy firmuje swoim nazwiskiem prognozę, która może tak spektakularnie się nie sprawdzić. Batygin, profesor nauk planetarnych w Caltechu, a zarazem lider zespołu rockowego, zdaje się dobrze znosić to zainteresowanie.

Droga do tego zakładu wiodła przez trzy kraje. Batygin urodził się w Moskwie jako syn Jurija Batygina, fizyka akceleratorowego, którego praca zawiodła rodzinę do Wakō pod Tokio, gdzie mieści się ośrodek akceleratorowy RIKEN. Tam chłopiec ukończył japońską publiczną szkołę podstawową i trenował karate w stylu Gōjū-ryū.

Rodzina osiedliła się w Morgan Hill w Kalifornii w 1999 roku, gdy Batygin, urodzony 23 marca 1986 roku, miał 13 lat. Wybrał University of California w Santa Cruz częściowo ze względu na plażę, a częściowo dlatego, że mógł tam nadal grać ze swoim zespołem, The Seventh Season. Na drugim roku studiów poznał astronoma Gregory’ego Laughlina i razem zaczęli badać długofalową ewolucję dynamiczną Układu Słonecznego. Jego praca licencjacka o stabilności tego układu przyniosła mu Loren Steck Award, gdy w 2008 roku ukończył studia astrofizyczne. W 2012 roku uzyskał doktorat z nauk planetarnych w Caltechu, a następnie odbył staże podoktorskie w Observatoire de la Côte d’Azur w Nicei oraz w Institute for Theory and Computation na Harvardzie. Caltech zatrudnił go w 2014 roku jako adiunkta, a w 2019 roku awansował na profesora.

Zanim Planeta Dziewiąta uczyniła go osobą rozpoznawalną, Batygin zdążył już zyskać opinię badacza, który sięga po fizykę z jednej dziedziny, by rozwiązywać problemy z innej. W 2010 roku wraz z Davidem Stevensonem wykazał, że gorące Jowisze mogą pęcznieć wskutek dyssypacji omowej: ciepła uwalnianego, gdy prądy elektryczne wzbudzane przez zjonizowane wiatry przepływają przez pole magnetyczne planety. W 2015 roku Batygin i Laughlin wysunęli hipotezę, że we wczesnym Układzie Słonecznym istniała niegdyś populacja planet krążących blisko Słońca, które uległy zniszczeniu, gdy Jowisz migrował przez mgławicę słoneczną.

Następnie, w styczniu 2016 roku, Batygin i Mike Brown, astronom z Caltechu, którego odkrycia w zewnętrznym Układzie Słonecznym przyczyniły się do usunięcia Plutona z grona planet, opublikowali w The Astronomical Journal artykuł. Argumentowali w nim, że garstka odległych obiektów za Neptunem ma orbity skupione w tym samym kierunku. Wyjaśnieniem miała być niewidoczna planeta o masie kilkakrotnie większej od masy Ziemi, poruszająca się po długiej, wydłużonej orbicie. Od tamtej pory obaj badacze udoskonalają tę hipotezę, a w 2021 roku ich najlepsze szacunki wskazywały już na świat o masie około sześciu Ziem. Własne poszukiwania w archiwalnych danych obserwacyjnych — najpierw z Zwicky Transient Facility, a później z Pan-STARRS — nie przyniosły rezultatu, ale pozwoliły zawęzić obszar nieba, w którym planeta mogłaby się jeszcze ukrywać.

Najsłabszym punktem tej hipotezy od zawsze były dowody, co nie umknęło krytykom. Zgrupowanie orbit opiera się na niewielkiej próbie skrajnie odległych obiektów transneptunowych, a przeglądy obejmujące tylko określone fragmenty nieba w wybranych porach roku mogą tworzyć wzorce, które w rzeczywistości nie istnieją. Outer Solar System Origins Survey nie wykazał takiego skupienia w swojej starannie skalibrowanej próbie, a w 2021 roku zespół kierowany przez Kevina Napiera z University of Michigan uznał, że zebrane dane nie pozwalają wykluczyć równomiernego rozkładu orbit. Brown i Batygin odpowiedzieli, że po skorygowaniu obciążenia obserwacyjnego skupienie pozostawało istotne przy poziomie ufności 99,6 procent, a ich krytycy opierali się na przeglądach mających własne martwe pola. U podstaw sporu leży uzasadniona obawa: hipoteza, której szacowana masa i orbita są wciąż zmieniane w miarę odkrywania kolejnych obiektów, może zacząć sprawiać wrażenie niemożliwej do obalenia. Batygin odpowiada na to publikowaniem prognoz, które mogą go skompromitować. Przykładem jest artykuł z 2024 roku, napisany wspólnie z Alessandro Morbidellim, Brownem i Davidem Nesvorným, poświęcony obiektom o małym nachyleniu orbit, przecinającym orbitę Neptuna, które planeta powinna nieustannie wypychać w stronę obszaru planet olbrzymów.

Planeta Dziewiąta trafia na pierwsze strony gazet, ale nie stanowi większości dorobku naukowego Batygina. W 2018 roku wykazał, że ewolucję dysków astrofizycznych można modelować za pomocą równania Schrödingera, i zaproponował, że sprzężenie magnetyczne z otaczającym dyskiem wyjaśnia, dlaczego Jowisz i Saturn obracają się znacznie wolniej, niż wynosi ich prędkość graniczna, po przekroczeniu której uległyby rozerwaniu. W 2020 roku on i Morbidelli opisali, jak księżyce galileuszowe powstawały z lodowych ziaren o rozmiarach milimetra, uwięzionych wokół młodego Jowisza. W 2023 roku ten sam duet dowodził, że superziemie — najpowszechniejszy typ planet w galaktyce — powstają wewnątrz wąskich pierścieni skalistych planetozymali, a w Układzie Słonecznym ich brakuje, ponieważ jego własny pierścień był stosunkowo ubogi. W 2025 roku Batygin, pisząc w Nature Astronomy wraz z Fredem Adamsem, wykorzystał orbity małych wewnętrznych księżyców Jowisza, Amaltei i Tebe, by odtworzyć wygląd planety około 3,8 miliona lat po powstaniu pierwszych ciał stałych: miała wówczas mniej więcej dwa razy większy promień niż obecnie, a jej pole magnetyczne było około 50 razy silniejsze niż dzisiejsze.

Najnowsze prace Batygina wybiegają daleko w przyszłość. W 2026 roku on, Jim Fuller i Adams argumentowali w The Astrophysical Journal Letters, że okresowa, asymetryczna utrata masy przez umierające Słońce najprawdopodobniej zdestabilizuje zewnętrzne planety w ciągu około miliarda lat od jego przemiany w białego karła. Oznaczałoby to znacznie krótszą przewidywaną przyszłość układu planetarnego, niż zakładano we wcześniejszych szacunkach. W tym samym roku Batygin i Morbidelli wykorzystali zwarte rezonanse orbitalne, takie jak te obserwowane wokół Keplera-36, jako dowód na to, że planety migrują na duże odległości. W roku akademickim 2026–27 Batygin prowadzi w Caltechu kursy poświęcone powstawaniu układów planetarnych i fizyce planet.

Poza laboratorium nadal jest wokalistą i gitarzystą zespołu The Seventh Season. Wystąpił też w roli samego siebie w dokumentach, między innymi w NOVA, miniserialu z 2019 roku The Planets oraz kilku odcinkach How the Universe Works. W 2015 roku Forbes umieścił go na liście 30 Under 30 w kategorii nauki, w 2016 roku Popular Science zaliczył go do grona Brilliant 10, a w 2017 roku otrzymał Packard Fellowship for Science and Engineering.

Test, na który czekał, właśnie trwa. Vera C. Rubin Observatory rozpoczęło w 2026 roku dziesięcioletni przegląd nieba Legacy Survey of Space and Time. Powtarzane, głębokie obserwacje południowego nieba dostarczą danych, które mogą albo pozwolić dostrzec słabą, powoli poruszającą się planetę, znajdującą się setki razy dalej od Słońca niż Ziemia, albo wykazać, że skupienie orbit stanowiące podstawę hipotezy nigdy nie było rzeczywiste. Każdy z tych wyników rozstrzygnie spór, który zdefiniował publiczny wizerunek Batygina, a dane z Rubina zebrane w najbliższych latach zdecydują, który z nich okaże się prawdziwy.

Tagi: Mike Brown, Układ Słoneczny, Caltech, Konstantin Batygin, astronomowie, Planet Nine

Powiązane osoby

Powiązane osoby

Dyskusja