天文学家相信太阳系存在“第九行星” 为何它无迹可寻？（组图）

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在太阳系的远方潜藏着一个巨大的未知物，它的体积足以把距离遥远的太空岩石拉成超长且超薄的环状，绕着太阳旋转。

至少，美国天文学家迈克尔·布朗（Michael Brown）是这么认为的。

2016年，他和加州理工学院的一位同事提出了一个几乎深不可测的论断：在太阳系的边缘，有一颗巨大的行星，比地球重10倍。

他们称之为“第九行星”。

目前，他们发表了一项研究，模拟了太阳系边缘天体的运动，发现“第九行星”类型天体不存在的几率仅为百万分之一，这项研究尚未经过同行评审。

布朗教授说：“我无法设想一个没有第九行星的太阳系。”

唯一的问题是？科学家们仍然找不到它。

如何找到行星

天文学家上次在太阳系中发现一颗行星还是将近200年前。

成功预测这颗行星的是19世纪中期天文学家乌尔班·勒·维里耶（Urbain Le Verrier）和约翰·库奇·亚当斯（John Couch Adams）。

他们注意到天王星（当时被发现才不过60年左右）的轨道不规则，而这只能用另一颗更遥远的行星来解释。

位于巴黎的勒·维里耶和位于剑桥的亚当斯计算出了这颗假想行星的坐标。1846年，当德国天文学家约翰·戈特弗里德·加勒（Johann Gottfried Galle）和他的学生将望远镜对准那片天空时，它出现了： 海王星——太阳系的第八颗行星。

“他们在观测的第一个晚上就发现了它，”布朗教授说。

虽然第九行星可能会以同样的方式被发现，但它存在的最诱人的暗示不是来自天王星这样的冰巨行星，而是通常在太阳系更远的地方运行的矮行星和小行星的运动。

它们被称为跨海王星天体（TNOs）。

迄今为止，已经发现了包括矮行星冥王星在内的3000多颗这样的天体，不过大多数还没有被命名或彻底研究过。

我们知道的是，这些天体中没有一个具备成为神秘第九行星的特征，就连已知最大的跨海王星天体阋神星（Eris）也不例外。

不过，一些跨海王星天体确实拥有极端的轨道。它们不是绕着太阳转圈，而是弹射向星际空间，然后再返回海王星。

2003年，包括布朗教授在内的研究人员发现了90377塞德娜（Sedna），这是一颗跨海王星的矮行星，轨道又细又长，令人难以置信。

其他研究小组开始陆续发现其他跨海王星天体。塞德娜的奇特轨道并不是独一无二的。

正是这些极端的跨海王星天体运动让天文学家们百思不得其解。根据科学家们目前对太阳系和物理定律的了解，没有合理的解释为什么它们会出现在那里。

而正是布朗教授和他的同事康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）在2016年的研究将一种可能的解释——第九行星——推向了主流视野。

第九行星存在的证据

这项研究的核心是包括塞德娜在内的六颗轨道奇特的极端跨海王星天体。

他们计算出这些天体的奇特轨迹并非偶然的概率高达99.993%。

他们认为造成这一现象的原因可能是一颗质量达地球五到十倍的行星，它到太阳的距离大约是海王星的20倍，完成一次轨道运行需要一万年。

一些天文学家立刻兴奋起来。

澳大利亚国立大学的天文学家布拉德·塔克（Brad Tucker）迅速设立了一个公民科学项目，试图利用赛丁泉天文台（Siding Spring Observatory）SkyMapper望远镜的数据捕捉到这颗难以找到的行星。

“我们发现了很多天体，但都不是决定性的。这在我们意料之中，但我们还是想好好观测一下，”他说。

此后，世界各地的其他研究小组也进行了观测。

塔克博士说：“没有人真正发现任何可能是第九行星的物体。”

由于没有发现第九行星，布朗教授、巴蒂金博士和其他两位同事最近在网络存档机构arXiv 预印本上发表的研究报告另辟蹊径。

他们研究了17个跨海王星天体，这些天体的轨道并不那么极端，不会把它们带到太阳系那么远的地方。

布朗教授说：“太阳系远端的所有物体也都被向内推。”

研究小组进行了多次模拟实验，结果表明，类似第九行星的物体不存在的几率只有百万分之一。

即便布朗教授心里很清楚，但这还远远不够。

“我们找到第九行星了吗？没有。如果我们找到了第九行星，它就不会出现在arXiv网站上，供人们随意寻找。而且它也会人尽皆知了，”他说。

在过去八年里，第九行星存在的间接证据越来越多，但它可能藏身的地方也越来越少。

布朗教授和他的同事今年早些时候发表的另一项研究指出，第九行星可能藏身的78%的天空都已经被搜索过了。

因此，要么第九行星躲藏在剩下22%的天空中某个难以发现的角落，要么就是其他什么东西导致了这些奇怪的跨海王星天体的轨道运行结果。

塔克博士说，许多天文学家对第九行星的存在持怀疑态度。

他说：“仍然有很多人对此表示怀疑。”

但在布朗教授和巴蒂金博士首次研究第九行星的八年后，“我认为有更多的人接受了这一说法”。

为什么不是所有人都相信第九行星的存在

对于美国汉密尔顿学院的理论物理学家凯瑟琳·布朗（Katherine Brown）来说，非凡的行星需要非凡的证据。

她说：“在当今这个时代，太阳系远端可能潜伏着一颗未被发现的行星，这种想法相当不同凡响。”

一些研究人员认为，由于2016年研究中的6个跨海王星天体是从各种巡天观测中挑选出来的，这可能会使分析产生偏差。虽然更多极端的跨海王星天体被发现并再次分析，但一些人仍不为所动。

另一些科学家认为，在这些跨海王星天体的轨道背后可能存在一个小黑洞。

汉密尔顿学院的布朗教授去年发表在《天文杂志》上的一项研究可能包含了各种说法中最疯狂的一种：与其说那里有一颗行星，不如说我们对引力的整个理解都是错误的。

太阳系边缘天体的轨道运行并不是科学家们唯一无法解释的宇宙现象。

星系要想不分崩离析，需要比科学家所能看到的更大的质量。

大多数天体物理学家认为，“暗物质”就是其中缺少的质量，但包括凯瑟琳·布朗在内的一小部分人士认为，答案可能在于万有引力一个尚未发现的方面。

她认为，这种被称为“修正牛顿动力学”（MOND）的假说也可以解释迈克尔·布朗在其2016年“第九行星”研究中分析的六颗跨海王星天体的怪异轨道运行。

她说：“我们正处在一个激动人心的时刻，要么在太阳系远端发现一颗新行星，要么发现一条新的万有引力定律。”

“即使这个跨海王星天体的轨道排列被证明是一个虚假的假象，我们也会从中学到一些关于万有引力的知识。”

新的天空之眼

加州理工学院的迈克尔·布朗理解为什么其他科学家试图了解这些怪异轨道运行背后的原因。

他说：“我认为，在找到它之前，大多数人都会持怀疑态度。”

那些坚信第九行星存在的人正在等待明年初在智利投入使用的新的天文望远镜——维拉·鲁宾天文台。

这架望远镜有一面8.4米长的镜子，是有史以来最大的天文相机。

斯威本科技大学天体物理学家萨拉·韦伯（Sara Webb）说：“它将进行一项名为‘时空遗巡’（Legacy Survey of Space and Time）的大规模巡天，每晚拍摄天空图像。”

“这一勘测将让我们得以尝试设限，即我们认为的第九行星会有多明亮。”

这次巡天将对南半球的天空进行为期10年的测绘，由于它可以测绘天空的大部分区域，因此可以追踪天体何时发生变化或移动。

由于它比之前的探测器要强大得多，这部天文望远镜将能够窥探到太阳系更深的边缘，并捕捉到第九行星表面反射的微弱阳光。

如果这还不行，迈克尔·布朗教授建议干脆放弃光学望远镜。

他说：“如果维拉·鲁宾没有通过反射太阳光找到它，那么下一个最好的办法不是通过反射太阳光，而是通过射电望远镜找到它。”

“它们不是用来观测小小的行星的，而是用来同时观测整个天空的。射电望远镜需要一段时间才能看到这颗行星从一个地方移动到了另一个地方，所以我们要经过几年的观测才能知道它的存在。

“但它很难躲过那些射电望远镜的视线。”

这位加州理工学院的天文学家最希望的 就是能够停止对这颗行星的搜寻 。八年的时间对于寻找某个可能不存在的东西来说太长了。

他说：“感觉像是永恒一样。”

但他还不准备放弃。对他来说，找到这颗行星才能开始真正有趣的部分。

“我们花了几个世纪来研究我们拥有的巨行星。想象一下，我们突然发现了一颗新的行星。我们为研究巨行星所做的一切，我们都可以再一次重新开始。”

“我们将用你能想象到的所有望远镜——位于地球上的和地球外的——来研究它。我确信，我们将很快努力把航天器送上那里。

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