

太阳系边缘潜伏着某种怪异的东西。它的质量是地球的10倍,距离比冥王星远10到20倍,而且其引力足以影响该区域的其他天体。科学家们不断发现关于这颗所谓的第九行星存在的证据。但如此庞大的天体是如何长时间隐藏在我们的视野之外的呢?
或许,根据周日在《天文学杂志》(Astronomical Journal)上发表的最新研究结果,我们应该停止将第九行星视为一颗真正的*行星*——而是考虑它可能只是一群较小的天体,它们协同作用,产生我们期望从一个大型单一天体那里获得的引力。
“我喜欢这篇论文,”加州理工学院的天文学家迈克·布朗(Mike Brown)说。他没有参与这项研究,但过去几年里他一直在致力于研究和寻找第九行星。“这是第一次有人提出除了第九行星之外的解释,而且这种解释确实解释了我们所看到的现象。我不认为这个解释是正确的,但对我来说,它的物理原理似乎确实可以解释我们所看到的一切。”
柯伊伯带(海王星之外的宇宙轨道区域)布满了来自太阳系早期的小型冰石天体。这些“跨海王星天体”(TNOs)中的许多围绕太阳运动的轨道都非常奇特。其中一些可以由海王星等较大天体的影响来解释。但其中一些轨道需要其他解释——需要某种未知的、能够干扰引力的天体。
第九行星可能是这些TNOs的隐藏“牧羊人”,引导它们的运动和空间取向。但黎巴嫩美国大学的研究员、新研究的合著者吉哈德·图马(Jihad Touma)解释说,第九行星假说存在一些不足之处——即它没有考虑到太阳系其他行星的引力作用,而且一些有问题的TNO轨道过于偏心,不足以被单个天体影响。此外,我们仍然完全不清楚这样一个巨大的行星是从哪里来的,以及它如何会出现在太阳系如此遥远的地方。
最终,图马和他的研究生安特兰尼克·塞菲利安(Antranik Sefilian)倾向于猜测,如果第九行星的质量分散在一个圆盘中会怎样?“这似乎是件该做的事,”他说。因此,他们提出了一个基本上由数千个直径小于100公里的冰质TNO组成的圆盘(包括像谷神星这样的一小部分矮行星),它们都位于与太阳系真正行星相同的轨道平面上。
新模型并没有完全排除一个额外行星与这个假想圆盘协同工作的可能性;它只是排除了这个行星会像目前预测的那样巨大的可能性。事实上,图马说这是“我们最终的首选方案”。
“这不是信不信第九行星的问题,”图马说。“更重要的是,在考虑观测限制的同时,我们能合理地期望从太阳系形成中得到什么副产品,以及合理期望的产物是否能自然地解释TNO轨道观测到的聚集现象——而无需引入额外的行星。”
尽管布朗认为这篇新论文在解释天文学家持续观察到的引力异常方面做得很好,但他认为第九行星几乎不可能是其他任何东西,而必然是一颗巨大的行星。“对我来说,这完全不可信,”他说。他认为一个质量至少是地球10倍的宇宙物质圆盘在太阳周围持续存在约40亿年是几乎不可能的。“我认为奥卡姆剃刀会更倾向于那里存在一颗行星的简单解释,而不是一个特殊的环状物体排列。有趣的是,一个环状物体比一颗单一的行星更容易找到,但却没有任何证据表明这种东西存在。”
另一位与布朗一起寻找第九行星的加州理工学院天文学家康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)也指出了图马和塞菲利安模型的其他一些天体物理学上的缺陷——即遥远的柯伊伯带没有足够的质量来解释这样一个圆盘的形成,而且该模型要求该圆盘存在于距离太阳过远的地方。
为什么到目前为止找到第九行星(或者它实际上可能是什么)如此困难?“第九行星非常微弱,要想探测到它,一切都必须顺利,”巴蒂金解释说。大气层不能有湍流,湿度和风必须基本不存在,月亮也不能造成观测干扰——而这还只是近距离的变量。
“我希望有一种简单的方法可以缩短漫长的搜寻过程,但我认为我们必须做好长期作战的准备,”布朗说。
巴蒂金表示,如果到2023年还没有发现第九行星,那么它几乎肯定会被目前正在智利建造的下一代望远镜——大型综合巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope)所探测到。
如果这些观测结果一无所获——或者发现了比预期小的物体——那么天文学界肯定会带着图马和塞菲利安的论文回到原点。