太阳系第九行星终于被NASA承认存在

文章作者:bianji3 | 2017-10-18
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       2016年1月20日,美国加州理工学院的迈克·布朗和康斯坦丁·巴特金在《天文物理期刊》发表他们的研究成果,宣布发现太阳系柯伊伯中6颗天体的运行轨道异常,这6颗天体虽然以不同速率运转,但其运行轨道却拥有相同的倾角,且朝向太阳的角度相近,而自然条件下碰巧出现这一情况的几率只有1/14000(0.007%)。在排除其他可能性后,这两位天文学家认为,造成这种现象的原因可能是一颗未知行星在背后默默地发挥引力影响。

据推测,这颗可能的“太阳系第九大行星”的质量约冥王星的4500倍,地球质量的10倍,因此其引力将显著影响位于柯依伯带几颗“矮行星”的运行轨道。

这颗未知行星沿“奇特的楕圆轨道”绕太阳运行,与太阳之间的平均距离约为320亿千米,远日点约为1600亿千米,而冥王星和太阳之间的平均距离约为59亿千米,远日点约为74亿千米。

这颗未知行星环绕太阳一周需时1至2万年,而冥王星环绕太阳一周需要248年,海王星需要164.8年。这颗未知行星可能为一颗巨型气态行星。

根据2006年国际天文联合会通过的决议,要成为太阳系的行星,需满足三个条件:一是绕太阳运行;二是质量足够大,才能以自身重力克服刚体力,呈现流体静力平衡状态的圆球体;三是能将邻近轨道上的天体清除。

但是,这两位天文学家也承认,目前还无法通过望远镜观测到这颗未知行星,因为这颗未知行星距离太阳十分遥远,行星表面反射的太阳光极其微弱,所以看起来就像黑屋子中的一颗煤球,极难发现。科学家们寄希望于2021年世界最大光学望远镜——大麦哲伦望远镜建成时,或许有可能观测到这颗未知行星。

  然而事情出乎意料,即使它至今仍未被找到,美国国家航空暨太空总署(NASA)仍在本月宣示立场,强调第九行星确实存在,它不只是太阳系行星家族的手足,且终有一天还会回家吃团圆饭。 科学家表示,如果不承认第九行星的地位,就无法解释太阳系内行星轨道面倾斜等各种怪诞现象,甚至会引发更多悬而未决的新问题。

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  自从冥王星在 2006 年被国际天文联合会(IAU)除名九大行星之后,外界拥戴冥王星回归行星家族的呼声并不小,有科学家公开讽刺 IAU 重新定义行星的分类标准过于差劲,甚至加州众议院部分议员在一项决议中,开玩笑将 IAU 的决定称为“科学的异端”,新墨西哥州众议院则是直接宣布,冥王星在该州天空永远列属九大行星行列。

  就算到了去年,加州理工学院(Caltech)的行星天体物理学家康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)和素有“冥王星杀手”称号的天文学家麦克·布朗(Mike Brown)提出具体研究结果,预测太阳系内真的有一颗第九行星(Planet Nine)存在,只是它位于太阳系边疆,还未被观测到,仍有不少天文学家嗤之以鼻,认为这颗行星“身份不明”,不应该荣登九大行星宝座。

  但就在本月,NASA 老大正式说话了,“最专业的天文仪器追踪结果表明,很难想像我们的太阳系没有第九行星。”

 

 

 

 

▲ 第九行星与其他行星的运行轨道。(Source:By nagualdesign (Own work, based on a video released by Caltech) [CC0 or CC0], via Wikimedia Commons)

  依据康斯坦丁·巴蒂金和麦克·布朗的模型表明,第九行星质量估计为地球 10 倍,与太阳半长轴距离约 700 AU(相当于海王星到太阳距离的 20 倍),沿着一个离心率极高的椭圆轨道绕行太阳公转,并具有高达 30 度(±10 °)的倾角,轨道周期长达 1 万 5,000 年。康斯坦丁·巴蒂金表示,现在已经有 5 条不同的观察证据表明第九行星存在,“如果你不相信第九行星存在,那么你必须面对更多悬而未决的问题,你得提出 5 种不同的理论来解释太阳系的怪诞现象。”

 

▲ 左为麦克·布朗,右为康斯坦丁·巴蒂金。(Source:NASA)

  太阳系内 8 个主要行星在一个盘面上环绕中央恒星(太阳)公转,按照理论来说,行星轨道盘面应该几乎与太阳赤道面重合,但实际上,行星轨道面与太阳赤道面彼此倾斜了 6 度,为何会如此一直是道未解谜题。天文学家认为,这就是第九行星必须存在的第一个重要证据,唯有在海王星轨道外的太阳系外围地区,存在一个质量不小的第九行星,在过去 45 亿年缓缓对太阳系进行作用,才能迫使整个太阳系改变排列方式,并让太阳自转轴出现 6 度倾斜角。

  第二个证据,是巴蒂金和布朗于 2016 年发现在太阳系极外缘的古柏带中,有 6 个反海王星外天体和内太阳系行星家族一样,有着“相同运转方向”的椭圆轨道,只有第九行星的重力可以形塑这种现象。第三个证据,这些天体也以相同的角度倾斜,但与内太阳系行星家族相比,椭圆轨道的天体盘面向下倾斜了 30 度。

  第四个证据,电脑模拟表明必须有更多天体和太阳系平面呈现 90 度倾斜,而目前天文学家已经找到至少 5 个这样的天体。最后一个证据,是古柏带内所有天体的运行方向都和内太阳系天体相反,简单来说就是逆向行驶,只有存在于外围的超级地球“第九行星”其巨大重力能够神不知鬼不觉办到这些事情。

  最后一步就是要赶紧找到第九行星了,相关研究人员正在夏威夷利用最佳工具斯巴鲁望远镜(Subaru Telescope,也称为昴星团望远镜)寻找它,NASA 期待地说,那天将会是第九行星隆重归乡之日,或者说是九大行星家族成员终于齐聚一堂。

  虽然第九行星最后很可能会“倾斜”整个太阳系。英国华威大学天体物理学家 Dimitri Veras 说,如果第九行星真的存在,太阳系的命运将取决于它的质量与轨道特性。幸运的是,对人类来说,我们大概还有 70 亿年的时间来准备面对这个严峻事件。

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