科学家们长期以来一直怀疑我们的太阳系可能隐藏着一颗行星。现在,经过数十年的搜寻,他们可能有所发现。
本周,《天文学杂志》刊登了天文学家迈克·布朗和行星科学家康斯坦丁·巴蒂金发表的一篇论文,这篇论文可能是一张通往这颗假想行星的地图。
为了找到它,这对科学家分析了位于海王星之外、由岩石碎片组成的巨大环带——柯伊伯带——中6颗矮行星的异常轨道。某种东西扰乱了这6颗天体的排列,布朗和巴蒂金认为可能有一颗大行星在那里拉扯着它们。科学家们认为这颗假想的“X行星”可能重达10倍于地球的质量。
美国宇航局行星科学部主任吉姆·格林表示,这并非科学家首次认为他们已经确定了一颗隐藏在太阳系外层的行星,但这次的证据比以往任何时候都要强。
我们怎么会错过这么大的行星?
如果X行星存在,布朗和巴蒂金计算出它离太阳最近的距离为200个天文单位。1个天文单位等于太阳与地球之间的距离,所以在其最近点,这颗假想行星离太阳的距离是我们到太阳距离的200倍。而在最远点,它离太阳的距离可能高达1200个天文单位。
作为参考,冥王星距离太阳40个天文单位,新视野号探测器花了十年才到达那里。旅行者号探测器——有史以来最快的探测器——在发射近40年后,已经飞行了约120个天文单位。
所以,如果X行星真的存在,它确实离我们非常非常遥远。
格林说:“这些轨道非常长,就在全球顶尖望远镜的可见边缘,所以需要一点时间才能弄清楚。”
我们应该有多怀疑?
尽管布朗和巴蒂金是谨慎、受人尊敬的科学家,但他们仍有可能出错。
格林说:“每个人都持怀疑态度,因为我们在这件事上已经虚张声势了很多次了。一厢情愿不能使其成真。它必须经受科学界的审查,而过去它总是土崩瓦解。”
如果X行星真的存在,它确实离我们非常非常遥远。
布朗和巴蒂金对X行星可能位于何处的“有根据的猜测”是基于6颗遥远天体的倾斜轨道。由于它们非常遥远,绕太阳运行需要数百年甚至更长时间。这意味着我们只看到了它们轨道的一小部分,所以科学家们对其运行轨道的计算可能并不完全准确。
格林表示,作为比较,“去年夏天我们飞掠冥王星时,我们真的不知道冥王星在哪里。”这是因为冥王星绕太阳运行一周需要247个地球年,而我们自1930年才知道冥王星的存在,所以我们只看到了它轨道的一小部分。幸运的是,新视野号探测器能够实时精确地测定冥王星的位置,“但冥王星实际上可能比它真实位置提前或滞后1000公里。所以计算轨道确实是一件很棘手的事情。”
我们如何知道它是否真的存在?
除了检查布朗和巴蒂金计算出的轨道外,科学家们还将搜寻他们已有的数据中X行星存在的证据。这是一个广阔的宇宙,现在科学家们对X行星的搜寻方向有了更清晰的了解,这有助于追踪可能被忽略的细节。
格林表示,美国宇航局的广域红外巡天探测器(WISE)的数据可能是一个好的起点。大行星通常会辐射热量,所以如果X行星存在,WISE的红外传感器可能已经探测到了它的信号。
格林说:“科学家们以前在WISE数据中寻找过X行星,但他们当时搜遍了整个天空,而且并非所有波长都进行了检查。所以我确信现在有一些科学家正在回顾WISE数据,并想‘我们是不是错过了它?’”
下一步将是利用一台强大的望远镜来寻找X行星。布朗和巴蒂金已经获得了夏威夷昴望远镜的使用时间,以便进行这项工作。
“如果他们是对的,我们将在2018年看到X行星。”
同样,格林乐观地认为,如果X行星存在,将于2018年发射升空(或已发射升空)的美国宇航局詹姆斯·韦伯空间望远镜(哈勃望远镜的继任者)可能会找到它。“如果他们是对的,我们将在2018年看到[X行星]。”
寻找X行星将是一个挑战,因为我们并不知道它到底有多大。尽管布朗和巴蒂金估计它的质量是地球的10倍,但这个质量可能被压缩成一颗小型致密行星,或者分散成一颗巨大的、更容易发现的气态巨行星。
寻找更多具有倾斜轨道的矮行星也可能提供一些有用的线索,或许能精确指出X行星藏匿的确切位置,或者表明是其他原因导致了这些天体的轨道扰动。
还有其他可能是什么?
这6颗矮行星的异常轨道表明,有什么东西扰乱了它们。
格林说:“有时轨道动力学就像一场台球比赛,两颗球相互碰撞,改变了它们的轨迹。但在太空中,它们不必真正相互碰撞,它们的引力就可以改变它们的轨道。”
现在断言到底是什么造成了这些天体的异常排列还为时过早。格林推测,可能是被驱逐出太阳系内部的X行星,在早期因过于拥挤而被踢出去;或者,也许是一系列较小的扰动导致天体轨道错乱;甚至可能是一颗流浪行星——一颗没有恒星的行星——在我们的太阳系中游荡。
在没有确凿证据的情况下,目前很难下定论。
格林说:“当然,找到另一颗行星将是相当壮观的。”