태양계의 차갑고 어두운 외곽에 거대한 미발견 행성이 숨어 있을까? 이 아이디어는 명왕성이 행성이었던 때보다 더 오래 떠돌아다녔다. 그런데 생각해보니, 명왕성은 이제 행성이 아니다. 원래 행성 X라고 불렸던 이 가상의 행성은 천왕성이 물리학이 써준 궤도 대본을 따르지 않는 이유를 설명하기 위해 등장했다. 지구보다 몇 배 더 큰 보이지 않는 세계의 중력 당김이 그럴듯한 범인으로 보였다.

그 미스터리는 1990년대에 누군가 해왕성의 질량을 재계산하면서 모든 것이 다시 맞아떨어져 해결되었다. 하지만 2016년, 칼텍 천문학자 콘스탄틴 바티긴과 마이크 브라운이 새로운 행성9 이론으로 유령을 되살렸다. 이번에는 해왕성 너머에 있는 왜행성, 소행성, 기타 우주 잔해로 이루어진 거대한 고리인 카이퍼 벨트를 지목했다. 많은 카이퍼 벨트 천체(해왕성 바깥 천체라고도 함)는 예상된 경로를 따르지 않는 궤도를 가지고 있으며, 바티긴과 브라운은 강력한 중력 당김을 가진 무언가만이 그들을 방해할 수 있다고 주장했다.

마치 우리의 달과 같다고 생각해보자: 달은 365.25일마다 태양을 공전하지만, 지구의 중력이 달을 우리 주위로 매달 끌어당긴다. 외부에서 보면 나선형으로 움직인다. 비슷하게, 많은 카이퍼 벨트 천체는 태양만의 곡에 맞춰 춤추는 것이 아닌 것처럼 보인다. 천문학자들은 처음에 회의적이었지만, 점점 더 강력한 관측에서 얻은 증거는 이러한 궤도가 실제로 불규칙하다는 것을 보여주었다. 브라운이 2024년에 말했듯이, "나는 P9이 존재하지 않을 가능성은 매우 낮다고 생각한다. 현재 우리가 보는 효과에 대한 다른 설명도 없고, 태양계에서 보이는 수많은 다른 P9 유발 효과에 대한 설명도 없다."

2018년에는 2017 OF201이라는 후보 왜행성(지름 약 700km, 지구는 약 18배 더 큼)이 매우 타원형 궤도로 발견되어, 고대 충돌이나 행성9의 중력적 넛지를 암시했다. 반면, 행성9이 존재한다면 왜 아무도 발견하지 못했을까? 일부 천문학자들은 카이퍼 벨트 천체의 궤도 데이터가 어떤 결론을 내리기에 충분한지 의문을 제기하며, 잔해 고리나 심지어 작은 블랙홀 같은 대안적 설명이 제안되었다.

가장 큰 걸림돌? 우리는 태양계 외곽을 충분히 오래 관찰하지 않았다. 예를 들어, 2017 OF201의 공전 주기는 약 24,000년이다. 미묘한 중력 효과를 발견하려면 아마 4~5번의 공전을 관찰해야 할 것이다. 그건 많은 커피 브레이크가 필요하다.

새로운 발견은 계속해서 상황을 복잡하게 만든다. 최신은 하와이의 스바루 망원경이 발견한 2023 KQ14이다. 이것은 "세드나형 천체"로, 대부분의 시간을 태양에서 멀리 떨어져 있지만 여전히 태양의 중력 범위 내(약 5,000 AU, 1 AU는 지구-태양 거리)에서 보낸다. 세드나형 천체로서 해왕성의 중력은 거의 영향을 미치지 않는다. 2023 KQ14의 태양 최근접 거리는 약 71 AU, 최원점은 약 433 AU이다. 비교하자면, 해왕성은 약 30 AU 거리에 있다. 이 새로운 천체는 매우 타원형 궤도를 가지고 있지만, 2017 OF201보다 안정적이어서, 가상의 행성9을 포함한 어떤 큰 행성도 그 경로에 크게 영향을 미치지 않음을 시사한다. 행성9이 존재한다면, 태양으로부터 500 AU 이상 떨어져 있어야 할 것이다.

행성9 이론에 더 나쁜 소식은, 이것이 발견된 네 번째 세드나형 천체이며, 다른 세 개도 안정적인 궤도를 가지고 있어, 어떤 거대 행성도 매우 멀리 떨어져 있어야 함을 암시한다. 그래도 큰 행성이 저 밖에 존재하여 카이퍼 벨트 궤도에 영향을 미칠 가능성은 남아 있다. 그러나 그것을 찾는 것은 도전이다: NASA의 뉴 호라이즌스 탐사선의 추정에 따르면, 우주선이 충분히 멀리 여행하는 데 118년이 걸릴 것이다.

따라서 우리는 지상 및 우주 망원경에 계속 의존하여 새로운 소행성과 먼 천체를 발견해야 할 것이다. 관측 능력이 향상됨에 따라, 이 (매우 큰) 공간을 지켜보라. 무언가 결국 나타날 수도 있다. 또는 아닐 수도 있다. 계속 지켜보자.