太陽系第九大行星之謎:它真的存在嗎?
過去幾年來,關於太陽系最外層區域存在一顆新行星(而且體積很大!)的可能性令科學家和公眾都十分好奇。但是經過多年的搜尋,天文學家在這個領域並沒有發現新的行星。“第九大行星”真的存在嗎?目前仍沒有定論。
太陽系第九行星的想像圖。這可能是一顆大約比地球大10倍的行星,但由於距離遙遠,目前還沒有被發現。
幽暗的太陽系邊緣
近幾十年來,天文學家一直試圖對海王星軌道以外的太陽系邊緣進行研究,但發現的問題要比結論多得多。其實這也不難想見,因為對該區域的天文學研究充滿了挑戰:首先,天文學家要尋找的天體可能非常小;其次,這些天體距離我們也非常遙遠,使得它們很難被發現。
在1930年基本靠運氣發現冥王星之後,人類對太陽系最外層空間的了解一直沒有進展,直到1992年情況才有所改變。這一年,天文學家在柯伊伯帶中發現了第一個外海王星天體。這是太陽系形成過程中殘留的一顆冰凍小行星(15760 Albion),在近乎完全黑暗的環境中,懶洋洋地繞著太陽旋轉。
從那以後,天文學家又發現了數千個這樣的天體,並不斷地對它們進行分類和再分類。接下來,我們將關註一類被稱為“極端海王星外天體”(extreme trans-neptunian objects,簡稱eTNOs)的神秘天體。
2003年,天文學家發現了可能是迄今為止最奇特的極端海王星外天體——塞德娜(Sedna)。這是一顆小行星(編號為90377),體積很大,大約相當於冥王星的一半,而它最奇特之處是具有非常極端的公轉軌道。據計算,塞德娜的公轉週期約為11400年,相當於有記載的人類歷史的兩倍。賽德娜的公轉軌道是一個離心率很大的橢圓,近日點約為76個天文單位(AU,一個天文單位是太陽和地球之間的距離),遠日點則超過900天文單位。
賽德娜太奇怪了。有天文學家認為,它是目前為止人類發現的外海王星天體中最重要的一顆,了解其特殊的公轉軌道將有助於研究太陽系的起源及早期演變。
第九行星
在天文學家看來,賽德娜的軌道實在太奇怪了,必須有某種合理的解釋。如此巨大的、近似行星的天體為何會具有跨度如此之大的軌道,而沒有被完全逐出太陽系?
也許在太陽系更外層的地方,還有別的什麼東西一直在牽制著塞德娜。近年來,一些天文學家開始注意到其他一些特別的極端海王星外天體。具體而言,這些天體有著相似的軌道——大致相同的橢圓率,而且這些橢圓軌道往往聚集在一起。
想像一下,當我們隨便拿起一朵花進行觀察時,通常情況下,花瓣會均勻地分佈在花朵周圍;但是,如果你看到花瓣一簇簇聚在一起,那可能就意味著發生了某種特別的情況。這些奇怪的極端海王星外天體也是如此:沒有理由認為這些軌道是隨機的。一些天文學家聲稱,最好的解釋是一顆新的行星——即第九行星——正在塑造和引導著它們的軌道。
這是個不錯的論點。海王星的發現正是由於天文學家無法解釋天王星的軌道,因此這個推論有歷史可循。後來,天文學家發現了更多的極端海王星外天體同樣具有奇特的橢圓軌道,並聚集在一起。
然而,儘管聲稱存在第九行星的新聞時不時見諸報端,但天文學家仍沒有拍攝到它的圖片。當然,這也在情理之中:如果第九大行星存在,它的體積會很小(相對而言),而且非常遙遠,很難被發現。
與此同時,其他天文學家也加入了討論,認為這些極端海王星外天體其實並不特別。我們之所以覺得奇怪,可能是由於調查設計和執行的方式,使我們更有可能看到具有這些奇特軌道的天體,而不是那些有著正常軌道的類似天體。換句話說,這些極端海王星外天體並不是由太陽系外層的某個神秘實體控制的。它們的軌道也沒什麼好解釋的——它們如此與眾不同只是因為我們看到的還太少。
更重要的是,我們很難把第九行星的存在與目前所了解的太陽系形成過程聯繫起來。當然,天文學家還是可以將第九行星納入太陽系,比如說,可以認為這是一顆被“彈射”出去的行星內核,或者是被捕獲的流浪系外行星。但是,情況越複雜,解釋就越難以成立。
因此,在獲得這顆行星的確鑿圖片之前,天文學家還需要尋找其他證據,來解釋外太陽系這幾顆冰凍小行星的“任性”軌道,而尋找第九行星的工作也仍將繼續。