1992年，一颗小天体的发现揭示了一个巨大的秘密：太阳系比我们想象的要浩瀚得多。在此之前，我们只证实了在被称为柯伊伯带的区域里，存在着孤独、奇怪、寒冷的冥王星。柯伊伯带是位于海王星轨道外围区域的冰质天体群——就像一个更冷、更湿润的小行星带。直到1992年，它一直只停留在理论层面，因为没有人观察到冥王星以外的任何东西。1992 QB1的发现标志着在柯伊伯带发现天体第二次。在接下来的几年里，这些寒冷小世界的发现如滚雪球般增长——1992年至1999年间发现了80多个，如今已知有数百个。随着20世纪90年代在莫纳克亚和拉帕尔马天文台进行的太阳系外围探测，我们终于开始将太阳系的“第三区”从理论层面揭示出来。
如今，随着我们对太阳系外围的认识不断加深，我们面临着新的问题。这重新引发了关于海王星以外行星的讨论。不是冥王星、阋神星、鸟神星或其他我们已经识别出的迷人而动态的矮行星——而是可能与火星大小或更大的未发现天体。
第九行星
在某些情况下，那些矮行星可能指引着更大的目标——例如以前未被发现的行星。2003年，天文学家迈克·布朗、查德·特鲁希略和戴维·拉比诺维茨宣布发现了天体“塞德娜”。塞德娜的轨道似乎远达日地距离的970倍（称为天文单位或AU），然后在76 AU处近距离回归。塞德娜绕太阳一周预计需要11000年。
塞德娜显得很奇怪。但2012 VP113的发现使情况变得复杂起来。该天体于2014年公布，比塞德娜更远。但它有很多共同点——它也有一个漫长而奇怪的轨道，倾斜于太阳系的平面。还有其他类似的天体，它们离太阳最近的点不小于30 AU，最远点则超过250 AU。
马德里康普顿斯大学的卡洛斯·德拉富恩特·马科斯说：“这些ETNOs（海王星外天体）的发现表明，太阳系的这个遥远区域远非空无一物，而且其居民的特性有时相当令人费解。”
这让天文学家迈克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金得出了一个不同寻常的结论：这些天体偏心且不在同一平面的轨道绝非巧合，而是精心协调的路径，避免了一个更大的天体。这个天体是一颗寒冷、遥远的行星，在2015年宣布其预测的论文中被命名为“第九行星”。第九行星本身很可能最初靠近太阳，但后来迁移到太阳系更远的区域，这扭曲了它绕太阳运行的轨道。
这颗行星将有一个椭圆形的轨道绕太阳运行，最近时离太阳200 AU，最远时离太阳1200 AU。整个旅程预计需要10000到20000年。如果它在那里，它应该足够亮以反射一些太阳光，使其可以在地球上被望远镜看到。唯一的难题——它的移动速度非常慢，可能需要一些时间才能将其与背景恒星区分开来。
这个想法是，第九行星与其他八颗已知行星一起形成，然后随着木星和土星逐渐破坏了它的轨道，它迁移到了太阳系外围。当第九行星移出时，它搅动了柯伊伯带的大部分冰质天体，留下了像塞德娜这样的天体，这些天体后来被称为“极端海王星外天体”。巴蒂金说：“它们就像切一块蛋糕，然后扔掉剩下的部分。”“剩下的蛋糕”——一大块冰质世界，大小从小型彗星到中等大小的岩石行星，位于柯伊伯带的外缘——很可能被完全抛出了太阳系。总的来说，柯伊伯带外围质量的75%在这场迁移中损失了。
巴蒂金和布朗表示，他们有99%的把握认为第九行星就在那里。他们对第九行星存在的信心取决于这大约10个极端海王星外天体。更多天体仍在被发现——最近的发现是上周公布的。它被命名为BP519，具有与塞德娜相似的轨道。第九行星预计质量是地球的10倍，很可能是最大的未发现天体。其预测的轨道，以及我们对太阳系内行星、矮行星、小行星和彗星运动的理解，使得在那些外围区域不太可能潜伏着其他隐藏的冰巨星。巴蒂金说：“我认为在某种意义上，你可以把（第九行星）看作是太阳系中最后一个大型天体。”
红外探测在很大程度上排除了木星或土星大小的物体。但可能还有其他行星大小的物体在那里，只是没有那么大。巴蒂金说：“仍然可能有地球和火星大小的物体，但太阳系确实正在耗尽空间。”
暗淡的火星
去年，亚利桑那大学教授凯特·沃尔克是《天体物理学杂志》上一篇关于不同未发现行星的理论论文的主要作者。她也研究了柯伊伯带的群体，寻找奇怪的轨道，并发现了不止一个。沃尔克说，这篇论文部分受到了第九行星新闻的启发，并通过研究柯伊伯带的轨道动力学来寻找其他重要天体。
她说：“我们看到柯伊伯带的内侧，内侧看起来非常好，它与其余天体的平面一致。”
但她越往外走，就越显得奇怪。虽然太阳系的大部分区域存在于一个从太阳向外延伸的平面上，只有少数偏差超过几度，但这些外柯伊伯带天体却有异常高的偏差。这些偏差指向了一个隐藏的扰动者：一颗距离太阳约100 AU的火星大小的行星。与第九行星一样，它的移动速度会很慢，但仍然能够反射太阳光。
沃尔克说：“我们估计了它的亮度，它实际上会相当明亮，所以你不需要什么特别的东西（来找到它）。”像大型巡天望远镜（LSST）这样的天空巡查可以通过每晚拍摄天空照片并寻找缓慢移动的物体来帮助找到它。
此外，近年来还有几篇论文提出了其他行星。2014年《皇家天文学会月报》上的一篇论文提出，在太阳系外围可能存在至少两颗比地球更重的行星。其中一位作者德拉富恩特·马科斯后来将其修正为一个行为类似于第九行星，但离太阳更近的天体。另一篇论文提出在4000 AU处存在一个遥远的超级地球，其依据是无线电信号，但当社区中的其他天文学家看到该天体所声称的大小和参数的明显不可能性时，该论文被迅速撤回。简而言之，如果阿塔卡马毫米/亚毫米波阵列能偶然探测到这样一个具有窄视场的物体，那么我们应该看到更多这样的物体——比我们认为太阳系曾拥有过的质量要大得多。并且，对于塞德娜及其类似天体的奇怪轨道，也存在其他解释——包括具有与第九行星不同轨道配置的大型行星。
沃尔克表示，虽然她对第九行星的存在持相当中立的态度，“但它激发了新的想法，让我们思考应该关注哪些动力学。”对太阳系外围的更好理解很可能会带来新的惊喜——在未来几年，随着LSST等巡天项目以及30米望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜等巨型望远镜的投入使用，我们可能不仅会发现第九行星，还可能发现第十行星，甚至第十一行星。这可能就像1847年约翰·高尔（或取决于你问谁，约翰·考奇·亚当斯）根据尤尔班·勒维耶的预测发现海王星一样，计算出正确的位置并瞄准望远镜，或者通过全天空巡天在夜复一夜的观测中发现一些缓慢移动的物体。简而言之， there’s a lot out there to find.（那里有很多东西需要去发现。）
沃尔克说：“柯伊伯带中有很多我们还没有找到的东西。它不像小行星带那样，我们已经了解了所有的大型天体。我们甚至还不能排除在非常遥远的太阳系中存在海王星大小的物体。”
