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太阳系可能真的有第九颗行星,但那并不是冥王星
由于还没有真正观测到那颗星球,一股“寻星潮”已经掀起
太阳系中可能真的存在第九大行星,而且它不是之前被“除名”的冥王星。
本周三两名天文学家宣布他们找到了引人注目的证据,证明在遥远的太空中存在着一颗巨大的星球。与此前被从行星行列“开除”的冥王星不同,这个新的星球符合现阶段人们对行星的全部定义。
加利福尼亚州理工学院的行星天文学教授迈克尔·布朗(Michael E. Brown)说:“我们非常确定太阳系中还有一颗行星。”
布朗博士和同样供职于加州理工学院的同事康斯坦丁·巴特金(Konstantin Batygin)教授一起发现了“第九大行星”存在的证据。不过目前,他们俩还没有真正观测到那颗星球。鉴于此,现阶段就将这颗星球列入九大行星行列还为时尚早。
此前,天文学家已经通过观测在距离地球非常遥远的椭圆轨道上发现了六个小天体。而在一份发表于《天文期刊》(The Astronomical Journal)的论文中,布朗博士和巴特金博士以这个观测结果为基础,详尽地阐述了自己认为“第九大行星”存在的原因。
两位科学家称,六个小天体的运行轨道在太阳系的同一个象限中都出现了向外倾斜的现象,而且倾斜的角度也完全一致。这种情况很是罕见。巴特金博士说,这种情况发生的概率大约为 1/14000,也就是 0.007%。
布朗博士和巴特金博士认为,这六个小天体是受到了“第九大行星”引力的影响,因此才会汇集在这些轨道中。
根据计算,这颗星球最少也和地球一样大。实际上它的质量可能比地球大得多,算是一个“小型海王星”了。科学家们认为,这颗星球具有岩石内核和稀薄的大气,质量应该是地球的 10 倍左右。这样算来,它的质量大约是冥王星的 4500 倍。
冥王星轨道的远日点距离太阳 46 亿英里,而这颗潜在“第九大行星”轨道的近日点距离太阳大约也有 200 亿英里。而且,这颗星球的远日点与太阳之间可能有 1000 亿英里的距离。这样计算的话,该星球绕太阳运行一圈大约需要 10000 到 20000 年的时间。
布朗博士说:“我们已经大致推算出它的轨道,但目前还不知道它运行到了轨道上的什么位置。这实在是太令人难过了。”
法国 Côte d’Azur 天文台的太阳系动力学专家亚历桑德罗·莫比德利(Alessandro Morbidelli)表示,他同意布朗博士和巴特金博士的观点。他说:“我认为,目前的重点是找到这颗星球。”
有趣的是,这可能将是布朗博士第二次改变太阳系的行星地图了。2005 年 1 月,他在海王星外有着冰封物体的柯伊伯带(Kuiper belt)发现了一颗和冥王星差不多大小的天体——阋神星(Eris)。
第二年,国际天文联合会(International Astronomical Union)将冥王星划入了一个全新的分类——矮行星(dwarf planet)。在该组织看来,行星必须能清除轨道附近区域,公转轨道范围内不能有比它更大的天体。显然冥王星不符合这个标准,因此被“开除”出了九大行星的行列。
其实早在几年前,人们就发现了第一个冥王星外还可能隐藏有其他行星的迹象。柯伊伯带从海王星轨道向外延伸,最近处距离太阳大约 28 亿英里,最远处距离太阳大约 50 亿英里。
天文学家普遍认为,柯伊伯带之外的大部分空间都是空白区域,不会再有天体存在。
然而,布朗博士和两位同事观测到了一个宽度达到 600 英里的“冰霜世界”。这个星球距离太阳大约 80 亿英里,即便是轨道的近日点位置也远在柯伊伯带之外。这一发现令世界震惊不已。
布朗博士将这颗星球命名为塞德娜(Sedna)。没有人能科学地解释为什么塞德娜星会出现在那么远的位置上,因此大家纷纷希望能够发现更多类似塞德娜星的天体,从而为我们提供一些有启发性的线索。
不过遗憾的是,天文学家的观测一无所获。这让塞德娜星的存在更具神秘色彩。
时间一转眼到了 2014 年。查德威克·特鲁希略(Chadwick Trujillo)此前曾经与布朗博士合作一同发现了塞德娜星,而斯科特·谢泼德(Scott S. Sheppard)则是华盛顿卡内基科学研究所(Carnegie Institution for Science)的一名天文学家。两人对外宣布,他们终于观测到了一颗与塞德娜星轨道非常类似但体积更小的天体。据悉,这个天体的轨道也是整个位于柯伊伯带之外。
特鲁希略博士和谢泼德博士指出,这几个位于柯伊伯带之外的天体具备相似的轨道特征。它们的存在表明,太阳系中可能存在一个干扰他们轨道的行星。特鲁希略博士称:“还有一颗未知行星存在,这是我们能想到的最好的解释了。”
布朗博士说,两位科学家提出的假说很有意思。但是这颗可能存在行星的具体情况还是未能解释清楚为什么柯伊伯带之外还有天体存在。
“理论学家没把这种假说当回事,”他说,“他们认为这是受到了观测的影响。天文观测家也没把这种假说当回事,他们以为这是某种自己不能理解的理论学说。”
即便如此,但这些天体的轨道独特性是真实存在的。布朗博士表示,他和巴特金博士决定“在过去的两年中静下心来,努力钻研这个问题”。
最开始,他们两人把注意力集中放在处于稳定轨道上的六个小天体身上,不理会近期被人们观测到的位于海王星轨道之外的其他天体。
在这个思路的指导下,他们渐渐找到了门道。
巴特金博士说:“这六个小天体的轨道大致都指向了相同的方向,这与柯伊伯带中的其他天体截然不同。”
这种现象是巧合的概率极低。除此之外,巴特金博士还表示六个小天体轨道的指向在一段时间之后就会分散开来。
这个发现表明,太阳系中存在一颗未知天体影响塞德娜星和其他小行星运转的假说是成立的。
作为一名理论学家,巴特金博士尝试用计算机模拟的方式将一颗行星放在这些小天体之中。按照规划,这颗行星能够扰乱部分柯伊伯带内天体的运行轨道。然而,模拟数据表明受影响的小天体轨道并没有出现观测中的奇怪现象。
接着他又将假说中的“第九大行星”放在了相反的位置(柯伊伯带之外——译者注)。巴特金博士说,模拟的结果“与现实观测数据完美契合在一起”。
计算机模拟实验表明,“第九大行星”影响了柯伊伯带内天体的运行,可以暂时性地使它们位于椭圆轨道上。布朗博士说这种现象 5 亿年后会再次出现,届时塞德娜星会位于柯伊伯带之内,而其他柯伊伯带内的天体则已经被“第九大行星”的引力推到了椭圆轨道之中。
模拟实验还得到了另一个奇怪的结果:一些柯伊伯带内的天体被推到了与行星轨道(太阳系八大行星的轨道基本处于同一平面之上——译者注)垂直的运行轨道之上。布朗博士说,他印象中有五个天体出现在了垂直轨道之中。
他说:“这五个天体恰好出现在我们预测的位置上。看到这个模拟结果后,我震惊得下巴都掉在了地板上。我认为我们的假设真的是成立的。”
莫比德利博士认为,潜在存在的这颗“第九大行星”可能是气态巨行星(木星、土星、天王星、海王星都是如此——译者注),在太阳系形成初期就开始形成。在一次靠近木星时,该行星被木星引力“踹了出去”。那时太阳还处于大量恒星之中,引力作用牢牢拴住了“第九大行星”,使其未能逃逸到宇宙空间之中。
“我觉得布朗博士和巴特金博士这次的发现和假说都很靠谱,”他说,“我赌一万块太阳系中的确存在第九大行星。”
布朗博士表示自己已经开始搜索这颗行星,并认为能在五年之内找到它。当然其他天文学家不甘落后,他们也很有可能将望远镜对准可能发现“第九大行星”的那片夜空。
如果这颗星球真的存在,那么它绝对满足目前学界对于行星的定义。布朗博士如是说。
他表示:“太阳系中有一些体积和质量占据绝对优势的天体,它们能够清除轨道附近区域,保证公转轨道范围内不会有比它更大的天体。这些天体就是我们所谓的行星。”
翻译:康平
题图版权:加利福尼亚州理工学院
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