行星X (太阳系未来第9大行星)

美联社报道称,2016年1月20日,美国学术杂志《天文期刊》刊登了加州理工学院两名天文学家的最新发现:在太阳系的边缘地带,似乎“潜伏”着一颗比冥王星大5000倍的天体——“行星X”,这颗神秘天体可能自带卫星和月状物。美国《纽约时报》称,“行星X”距离太阳过于遥远,为此一直未能被天文仪器所捕捉。专家表示,冥王星与太阳的最大距离为46亿英里,而“行星X”与太阳的最大距离可能达到1000亿英里,它绕行太阳一周可能会长达1万到2万年。

1“行星X”

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原来太阳系九大行星的说法,随着2006年冥王星被降级后而只剩八大行星。不过,美国加州理工学院两名科学家的研究发现,有相当证据显示在海王星之外的太阳系边缘可能有一颗行星。这个星体的质量约是地球的10倍大,轨道与太阳平均距离比海王星的远20倍,沿“奇怪的椭圆轨道”绕太阳运行,环绕太阳一周需时12万年。

在《天文期刊》刊登的报告中,研究人员巴特金(Konstantin Batygin)和布朗(Mike Brown)表示并未能直接观察到该行星,只以数学计算和计算机仿真假定它存在,估计其质量是冥王星的5,000倍,引力足以影响太阳系边缘几个矮行星的运行。如天文观测工作进展顺利,“行星X”可能在5年内进入天文望远镜的视野。

冥王星自1930年被发现以来,长期被学界视为太阳系第九大行星。上世纪90年代开始,天文学界屡屡发现和冥王星大小接近的星体,其“行星”地位受到动摇。2005年,阋神星的发现直接导致冥王星惨遭“降级”,被归为“矮行星”一类。而发现阋神星的团队正是迈克·布朗所带领的。为此,这位天文学家又被媒体称为“冥王星杀手”。

一旦“行星X”被发现,或将彻底终结天文学界有关“冥王星算不算行星”的争论。布朗认为,“行星X”无论是在体积还是引力方面,均能“完胜”冥王星。如果这一发现能够被证实,那太阳系就将重回“九大行星”的时代。

2设想

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这颗科学家们设想中的大行星应该是一颗气态巨行星,非常巨大,其大小甚至可能与海王星相当,但距离太阳的轨道要比海王星轨道还要远数十亿公里,因此它围绕太阳公转一周可能需要1万到2万年。对于这颗可能存在的大行星,提出这一设想的两位美国加州理工学院的科学家将其称作“第九大行星”(Planet 9),唯一的问题就在于:它到现在为止还没有被找到。

Planet 9Planet 9

那么既然如此,这两位科学家又为何会认为在太阳系的边缘存在这样一颗大行星呢?答案是数学计算和计算机模拟。这两位科学家甚至还大胆预言这颗隐藏的大行星应当会在未来5年内被发现。

2016120日,这两位研究人员在专业期刊《天文学杂志》上发表了他们的研究成果,因为他们希望其他人能够帮助他们评估这项研究的准确性。论文第一作者,加州理工学院的迈克·布朗(Mike Brown)表示:“我们完全可以对这项研究结果保持沉默,然后在接下来的5年时间里对相关区域进行搜寻,希望能够自己找到那颗行星。但相比之下,我更希望其他人能够更快地找到它,因为靠我自己的话可能要花费更长的时间。”迈克·布朗是著名的“冥王星杀手”,他因为发现了大量太阳系边缘体型较大的柯伊伯带天体,直接导致了2006年冥王星被“贬”,因而得此绰号。他说:“我迫不及待想要看看它的样子,看看它长什么样。我想要知道它的位置,我想我们现在这样做是对的。”

迈克·布朗与合作伙伴是从现在已知的,在海王星轨道外侧运行的六颗天体的运行轨道中找到蛛丝马迹,从而推断这颗未知行星的存在的。他们指出,这六颗天体目前的轨道形态完全由巧合因素形成的可能性只有大约0.007%,或者1/15000。相反,他们认为在这里的黑暗中应当隐藏着一颗质量大约为地球10倍的未知行星,它对这些小天体的轨道施加了引力摄动影响,造就了它们奇特的大倾角椭圆轨道。

这颗行星一旦被正式确认,那么太阳系的格局重回“九大行星”时代将会是毫无悬念的。迈克·布朗表示:“这将是一颗真正的第九大行星。自从远古时代以来,人类一共只发现了两颗真正的大行星,而这颗将会是第三颗。这颗天体是太阳系相当大的一块组成部分,它还在等待我们去发现。这听起来让人感到兴奋。”

布朗还开玩笑说“我的女儿建议我,如果这颗行星最终被找到,那么我们就把它命名为‘冥王星’,这样一来冥王星就又能成为一颗大行星的名字了。”

3成因

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在大约45亿年前的太阳系襁褓时期,这颗行星被踢出了内太阳系,流浪到了今天的边缘地带。

布朗和他的合作伙伴,加州理工学院专攻太阳系动力学的理论天体物理学家康斯坦丁·巴特金(Konstantin Batygin)认为,这颗隐藏的大行星形成于太阳系诞生初期,时间大约是在40亿年前,当时太阳系内的气态巨行星(也包括这颗未知的大行星)都还只是形成了岩石质的内核。

如果这颗行星有机会停留在物质丰富内太阳系区域一直到完成整个形成过程,那么它就可以获得足够多的气体或冰物质并成为另一颗木星或海王星级别的巨无霸行星。

然而,由于其他行星的岩石内核靠的太过紧密,它们各自发展的空间受到了限制,于是这颗行星的“前身”就在引力摄动作用下被“踢”了出去。布朗表示:“当时在太阳系周围应当存在着一团气体星云,由于气体物质的阻挡,这颗行星向外运动的速度被削减了,并最终避免了彻底离开太阳系的命运,而是重新进入了一个远离太阳的高偏心轨道。”

美国加州大学圣克鲁兹分校的行星科学家格里高利·劳林(Gregory Laughlin)表示:“我不能想象这件事如果被证实将会是什么样的情形。我想不出比这更加震撼的事情了。其中最令人震撼的地方就在于:这颗行星是可能被探测到的。”

4观测

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目前,研究团队已经申请到美国夏威夷的大型天文望远镜观测时间,并计划开展相应的搜寻工作,他们也呼吁其他同行加入到这场搜寻中来。

设在夏威夷口径达8米的“昴星团”望远镜是日本国立天文台建造的。这台设备强大的集光能力足以探测到这颗未知行星的微弱光芒,并且这台望远镜拥有的宽广视野——比口径10米的凯克望远镜视野大了75倍以上,尤其适合开展巡天搜寻工作。

轨道受到影响的六颗天体轨道受到影响的六颗天体

巴特金表示:“尽管在一开始我们对于存在这样一颗大行星的可能性深感怀疑,然而随着我们对于可能的轨道参数以及它的存在对于外太阳系可能产生的影响进行深入研究,我们对于这颗天体的存在愈发感到有信心。”他说:“150年来头一遭,我们能够有确凿的证据证明太阳系目前的行星数量格局是不完整的。”

与此同时,布朗和其他同事现在已经在开始着手进行对“第九大行星”的搜寻工作了。不过目前他们手头仅有的资料就是计算得到的这颗行星可能的粗略轨道参数,而不掌握任何较为精确的数据。布朗指出,如果恰好这颗行星在其轨道上运行到靠近近日点的位置,那么它应当会在之前拍摄的巡天照片中留下踪迹。

而如果很不巧的,这颗行星此刻正好运行在它轨道上最远的位置附近,那么我们将不得不借助一些世界上最为强大的望远镜,如设在夏威夷的两台口径10米的凯克望远镜,或者口径8米的日本昴星团望远镜才能捕捉到它极其暗弱的亮光。

不过,由于我们目前并不知道这颗行星究竟在它轨道的什么位置上,因此理论上说世界各地的天文观测机构应该都有机会率先发现它。

布朗表示:“我很希望自己能最早发现它。但如果其他人能够找到它我也会非常开心,这也是我们为何发表这篇论文的原因。我们希望其他同行能够得到启发并着手加入我们的搜寻工作。”

5影响

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对于这项发现可能会对我们在对太阳系的理解方面产生何种影响,巴特金表示可能会有几个方面的问题。但总的来说,这颗未知的行星对于我们来说似乎显得非常奇怪,但实际上它的存在反而让我们的太阳系整体看上去和科学家们在围绕其他恒星周围观测到的系外行星系变得更加相似了。

首先,系外行星系中极不规整的行星轨道很常见:有些行星的轨道距离恒星非常近,另外一些则极其遥远;其次,系外行星中最为常见的质量范围是在地球质量的1到10倍之间。

巴特金表示:“直到现在,我们仍然认为太阳系中的行星似乎并不符合这一规律。而如果这颗行星能够被证实,那么实际上我们的太阳系就会显得更加‘正常’。”

布朗表示:“冥王星被降级这件事让很多人抓狂。那么在太阳系中存在一颗真正‘够格’的第九大行星这件事或许会让这些人感到高兴。现在我们就可以开始行动起来,找到那颗行星,让我们的太阳系里再次拥有‘九大行星’!”

6质疑

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然而美国宇航局(NASA)首席科学家对这一“第九大行星”的预测表示质疑。这一“震惊”天文学界的预测并没有得到所有科学家的支持,美国宇航局首席科学家斯托芬(Ellen Stofan)在接受BBC采访时,对“第九大行星”的预测表示质疑。

“大小介于地球和海王星之间,距离地球非常远,环绕太阳运行一周要花近2万年,这可能吗?”斯托芬说,“我是有怀疑的。我们曾用开普勒望远镜鉴别出5000多颗类似超级地球的行星,但没有一颗大小是如此级别,可能是我们漏了,也可能这只是猜测。”她强调,这一发现需要望远镜观测证据来证明。

美国西南研究所的行星科学家利维森(Hal Levison)谨慎表示:“在我的职业生涯中看到过太多类似研究和说法,而他们无一例外都是错的。”

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  • 浏览次数: 3152 次
  • 更新时间:2016-01-22
  • 创建者:海蓉
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