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太阳系藏着一颗比地球重几倍的行星 第九行星若真的存在它可能比想像中更近

太阳系藏着一颗比地球重几倍的行星第九行星若真的存在它可能比想像中更近

太阳系藏着一颗比地球重几倍的行星第九行星若真的存在它可能比想像中更近

据美国国家地理(撰文:NADIA DRAKE编译:邱彦纶):根据一份最新的科学「藏宝图」,在我们的太阳系里可能藏着一颗比地球还重好几倍的行星,只是隐身在银河系明亮的恒星光带之中。

在比海王星轨道还要更遥远的地方,是否有颗巨大的冰行星藏身在我们宇宙邻里的外围?这是太阳系让人着迷的众多谜团之一。有些寻找它的科学家,将这个假想的行星昵称为「第九行星」(Planet 9),但这样的想法从首度提出后就引起了不少争议。

之所以会预测有颗看不见的行星存在,是因为显然有个天体的重力,影响着一群小天体的奇特群聚轨道。但到目前为止,这颗行星的搜索行动都没有结果,这让批评者认为数据中关于这颗行星存在的暗示其实并不存在。

现在,有项新的分析预测,如果真有隐藏的第九行星存在,那它可能比之前推测的还要更近、更亮,也更容易被发现。

根据天文学家的计算,它的公转周期不是先前推测的1万8500年,而是约7400年。周期更短,表示它比之前所预测的还要更接近太阳,也就是说在望远镜中的这颗行星看起来可能会更明亮。

「我认为它会在一两年内被发现。」这项新研究的作者──加州理工学院的天文学家麦克.布朗(Mike Brown)表示,他的论文已被《天文学期刊》( Astronomical Journal)接受发表。但是他也补充道:「在过去的五年里,我每年都会发表这样的声明。我超级乐观。」

布朗与加州理工学院的同事康斯坦丁.贝特金(Konstantin Batygin)对第九行星的重力把戏进行了计算,他们的最新分析显示这颗行星的质量约为地球的六倍──这可能让它成为岩质的超级地球(super-Earth),或是气态的迷你海王星(mini-Neptune)。如果真的发现这颗行星,那它将是自1846年后首度加入太阳系众多角色中的大天体。当年天文学家宣布发现海王星这颗冰质巨行星,而它的存在是因为对天王星产生的重力影响所预测得出。

但多年来,怀疑论者一直认为,透露第九行星存在的重力讯迹,不过是观测上的伪缺陷。批评者认为,远处天体轨道的明显群聚,并不代表有颗看不见的行星影响,而是巡天调查中自然产生的偏差。

亚利桑那大学的雷努.马贺拉(Renu Malhotra)说:「这些天体大多是以大型望远镜发现的,而这些望远镜的外太阳系调查时间有限,因此只能在可以观测的天区进行调查,这又取决于望远镜的地点。」她对这颗行星的存在抱持不可知论态度,并正独立推测这颗行星的所在位置。到目前为止,天文学家只发现了少数的遥远外太阳系天体,而且在没有对外太阳系进行更完整的巡天调查之前,很难判断这些冰冷的小天体是真的有奇特的群聚轨道,还是随机分布。

与此同时,布朗和贝特金为了帮助搜索第九行星的天文学家,利用他们修正后的计算制作了一张「藏宝图」,标示出最有可能找到这颗行星的一片天区。这个区域与银河系中恒星密集的闪烁银盘重叠,因此可能在过去的搜索中使行星藏匿其中。

「现在我们知道该往哪里找,又不该往哪里找。」布朗说:「这样应该就可以了──除非我们做错了什么。」

遥远太阳系中的幽灵行星

布朗和贝特金一开始是在2016年宣布他们对第九行星的预测,但他们并不是第一个提出太阳系偏远外围还隐藏着一颗未被发现行星的科学家。一个多世纪以来,天文学家一直在思考这样的一颗行星,他们错误地认为有某颗巨大天体扰动了海王星的轨道。天文学家帕西瓦尔.罗威尔(Percival Lowell)称这颗行星为X行星(Planet X),而且亟欲寻找到它,因此他在1916年去世后留下了100万美元,资助继续寻找X行星的工作。 1930年,罗威尔天文台的克莱德.汤博(Clyde Tombaugh)没有找到X行星,反而是发现了小小的冥王星。

加州理工学院的团队之所以会预测第九行星的存在,是根据有群柯伊伯带天体(Kuiper Belt Object)的轨道受到明显扰动的缘故。这些海王星外的冰冷小天体,包括了一群有着极端轨道的天体,与太阳的距离至少是地球的150倍。

2016年,贝特金和布朗仔细检查了其中的六个天体。多年来,它们的倾斜椭圆轨道一直困扰着科学家。研究团队得出结论,认为一定是有颗看不见的行星,以重力将这些天体引导到奇特的轨道上,而这颗行星的质量约为地球的十倍。根据推测,这颗行星的质量介于地球和海王星之间,在对绕行其他恒星的行星研究中,这种质量的行星在整个银河系似乎相当常见,但在我们自己的太阳系里却明显不存在。

然而,在宣布这个消息后不久,天文学家就开始对第九行星的假设提出质疑。他们主要担心的问题是,轨道的特殊群聚现象可能根本就不是群聚。相反地,在过去五年中,有多组研究团队使用各种数据集反覆得到的结论,指出第九行星的证据只不过是个观测上的伪缺陷

也许第九行星是个幻影,所谓的重力效应是由少数误导性数据所构建出的虚假证据。天文学家仍在努力解决这个争议,布朗和贝特金的最新分析,就是这样的尝试。

坎特伯雷大学的米凯莱.班尼斯特(Michele Bannister)表示:「他们做出了详细的预测并公布结果,真是太好了。」她曾在2017年挑战第九行星的说法:「如果真的有第九行星,我会非常高兴──那我们所处的太阳系就太有趣了。」

改善搜索工作

布朗和贝特金根据一群略为不同的天体,对第九行星的大小和轨道进行最新预测。他们在资料库中仍保留部分原本的柯伊伯带天体,但也添加新的天体,并排除所有轨道似乎受海王星重力影响的天体。最后,他们的计算涵盖11个柯伊伯带天体。

布朗表示:「如果把受海王星影响的天体也算进来,讯号就会模糊不清,不知道发生了什么事。」

新的研究发现,这些天体的特殊轨道排列有99.6%的可能性是由一颗看不见的行星所造成,而并非随机分布。马贺拉说,这听起来不错,但也代表这样的排列有250分之一的可能性是侥幸造成──这比布朗和贝特金在2016年发表的万分之一可能性要大得多。

尽管如此,马贺拉表示,新的分析还是改善了先前的研究,虽然纳入考量的天体并不多。她说:「这件事已经有趣到值得我们研究,但仍不够有说服力。」

贝特金还进行了大量模拟,预测可能造就这11个天体轨道的行星特征──主要是它的位置和质量。最终结果的「藏宝图」指出第九行星在天空中的轨道──虽然研究团队仍不清楚这颗行星在路径上的位置。

虽然新的推测是这颗行星更小──大约是地球质量的5到6倍,而不是10倍,但它显然也离地球更近了。这表示第九行星在天空中应该看起来更亮,不过布朗也指出这颗行星的亮度是根据对行星成分的假设所估算,而这样的假设并不一定正确。

新的预测使让这颗假想的行星更符合天文学家查德.楚基罗(Chad Trujillo)和史考特.薛浦德(Scott Sheppard)提出的类似主张。 2014年,他们的研究团队宣布发现了一个名为 2012 VP113的物体,并以当时的美国副总统(Vice President)之名──乔.拜登(Joe Biden),将它昵称为「拜登」。他们认为在很远的地方,可能有个质量为地球五倍的天体,将「拜登」和其他几个遥远天体推向群聚的轨道。

不过,虽然有不同团队有着类似的主张,但这个领域的专家对第九行星的存在尚未达成共识。

「整体来说,作为一个还没被发现的天体,它的表现惊人地好。」耶鲁大学的天文学家格雷格.劳夫林(Greg Laughlin)说:「我觉得理由很充分,也很有趣──但是,为什么他们还没有找到?它究竟在哪里?」

寻找第九行星

科学家尚未发现第九行星,这个事实可能显示如果这颗行星真的存在,或许它现在正位于轨道上最遥远的地方,因此成为隐身在星光之中、缓慢移动的黯淡目标。布朗、贝特金以及薛浦德、楚基罗正利用夏威夷茂纳开亚(Mauna Kea)山顶强大的昴星团望远镜(Subaru Telescope),寻找这颗难以捉摸的行星。但即使已经用上天文学家武器库中最强大的工具,这项搜索仍然相当具有挑战性。

根据他们推测第九行星的亮度和轨道,它恰好融入了闪闪发光的背景恒星之中──在夜空下,飘浮在我们银河系的乳白色光带里。

「它够亮、够近、够明显,基本上也只能隐身在这个天区而未被发现。」劳夫林说:「我的感觉是,如果它真的存在,那很快就会被找到。」

使用昴星团望远镜寻找天空中的区域,并不是天文学家搜寻第九行星的唯一方法。正忙着寻找其他系外行星的美国航太总署(NASA)凌日系外行星巡天卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,简称TESS),也可能会在扫描包括行星预测轨道在内的天区时,发现第九行星的踪迹。

2019年,天文学家提出一种巧妙的数据处理方式,能够从凌日系外行星巡天卫星的观测数据里发现遥远的太阳系天体──劳夫林和耶鲁大学的玛蕾娜.莱斯(Malena Rice)正在研究这项技术。

「我并不认为成功的机会非常高,但若是这颗行星真的在凌日系外行星巡天卫星所扫描的天区之中,那它发现第九行星也绝非不可能。」劳夫林说:「偶尔,就是会有不该发生的惊人事件发生。」

许多天文学家一致认为,行星猎人最有可能找到第九行星的机会,是正在智利山顶建造的薇拉.鲁宾天文台(Vera Rubin Observatory)。这个口径8.4公尺的望远镜拥有宽广的视野,每隔几个晚上就会拍摄整个可见天空。从2023年开始,天文台将让天文学家得以追踪数百万个天体的运动,包括太空垃圾、小行星、彗星、间谍望远镜、恒星,甚至可能是第九行星。

「薇拉.鲁宾天文台将涵盖约三分之二的天空,但会是以均匀且重复的方式,」马贺拉说:「这会真正帮助我们在这些议题上取得重大进展。」

布朗认为,我们可能会在下一代更新型的望远镜出现之前,就发现这颗行星──他说,也许这颗神秘的行星,已经藏身在天文学家目前手上所握有的数据之中。

「我愿意打赌──不过我经常赌输──我们已有的巡天数据中,已经有这颗行星的影像。」布朗说:「从天王星开始,一直到冥王星和阋神星(Eris」,我认为我们还没发现任何一个现有数据中不存在的天体。」2005年,布朗在帕洛玛天文台(Palomar Observatory)发现了矮行星阋神星。后来他发现阋神星的最早影像,早已存在1955年同一台望远镜拍摄的照相底片上。「我只是有种感觉,这样的事情会再度发生。」

机器头条新闻 news.ji-qi.com)综合整理。

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