上图:“行星九”想象图。 下图:“行星九”轨道示意图。
迈克·布朗(左)和康斯坦丁·巴特金
“行星九”质量是地球10倍,绕日一周需要一两万年
来自美国加州理工学院的研究人员迈克·布朗和康斯坦丁·巴特金发现,太阳系边缘柯伊伯带(一片充斥着较小冰质天体的区域,始于海王星轨道,即距离太阳30个天文单位。1个天文单位=日地平均距离,约1.5亿公里)中的6颗天体出现了奇怪的运行轨道,它们就像6块以不同速率运转的钟表,但无论何时去看,这些钟表指针都在相同地方。天文学家认为,这一现象碰巧发生的可能性为0.007%。在排除其他可能性后,两人推测,造成这种现象的原因可能是“一颗真正的行星”在发挥引力作用。
两名科学家认为,在45亿年前,这颗巨大行星被推出太阳附近的行星形成区。早期太阳系里的气体减缓了它的速度,使它最终进入一条遥远的椭圆轨道。这颗昵称为“行星九”的星体质量约是冥王星的5000倍,因此其引力足以影响位于太阳系边缘几个矮行星的运行,对太阳系边缘柯伊伯带中的天体运行产生根本性的干扰。
在美国《天文学杂志》20日刊载的报告中,布朗和巴特金说,目前未能直接观测到“行星九”,但他们通过数学模型和计算机模拟推测它的存在,并认为“行星九”属于气态巨行星。“这颗行星的质量约是地球的10倍,在太阳系遥远之处沿着一个奇特和拉得很长的椭圆轨道运行”。计算机模拟显示,如果这颗神秘的星体真的存在,它到太阳的最近距离也要比海王星远7倍,即200个天文单位,而最远时可能达到600到1200个天文单位,远远超出柯伊伯带的范围。“事实上,由于非常遥远,这颗行星绕太阳一周需要1万至2万年的时间”,报告说。
存在可能性从50%升至75%,争取5年内一睹真容
布朗和巴特金说,目前许多天文望远镜已被用来观测“行星九”,他们期望在接下来的5年内可以一睹其真容。来自美国卡内基科学学会的斯科特·谢泼德表示,两年前自己曾和同事发现可能存在一个巨行星,而布朗和巴特金的最新研究结果将他们的发现推进了一个层次。谢泼德说,“这使这颗遥远行星存在的可能性由50%提高到了75%”。
不过,关于第九大行星的存在,一些专家也提出了保留意见。“新视野”号项目负责科学家艾伦·斯特恩说:“每过几年就会出现这种预测,目前没有任何预测变成最终的(事实)发现。如果布朗和巴特金(的预测)能够成为例外,我会很高兴。但我们需要等待,毕竟预测不等同于发现。”英国皇家天文协会的负责人罗伯特·梅西也表示,一直有关于新行星存在的猜测,但“最终都没有变为真实的发现”。
面对质疑,布朗和巴特金表示,他们对自己的预测“很有信心”。“虽然一开始我们也很怀疑第九大行星存在的可能性,但随着我们继续研究太阳系边缘天体的运行轨道,我们越发确定了它确实可能存在。”巴特金说,“这是150年来首次有确凿证据证明太阳系内人类对行星数量的‘普查’是不完全的”。布朗则称,“我们完全可在接下来的5年里静静地自行观测,但我们希望有人能够更快地发现它(‘行星九’)”,这就是他们选择现在发表这个研究报告的原因。
把冥王星踢出太阳系的人,算出了它潜在的继任者
对于布朗来说,提出一颗新的第九大行星具有某种讽刺意味,因为他更被人们所熟知的身份是行星杀手。2005年,他发现了阋神星,一颗大小几乎与冥王星相同的遥远冰质星球。这一发现表明,冥王星并非太阳系最外侧的行星,只不过是柯伊伯带里许多类似天体中的一颗。天文学家后来提议,将冥王星降级成为矮行星。
现在,他加入到了持续数百年对新行星的搜寻之中。他的方法是依据鬼魅般的引力作用推测“行星九”的存在,这一方法有着一个体面的历史纪录。比如,1846年,法国数学家奥本·勒维耶测算,存在一颗巨行星影响着天王星轨道的不规则运行。德国柏林天文台的天文学家就在预期的位置上发现了这颗新行星,即海王星。
对于当前的发现,布朗在2003年得到了第一个暗示。当时他的团队发现了赛德娜,一颗比阋神星和冥王星略小一些的天体。赛德娜古怪而又偏远的轨道,使它成为当时太阳系中已知最遥远的天体。它的近日点离太阳也有76个天文单位,超出了柯伊伯带,也远远出了海王星的引力影响。这说明在海王星外必定存在某个大质量天体,将赛德娜拖到了这条遥远的轨道上。
自那时以来,太阳系里越来越多拥有类似轨道的其他冰质天体被发现。通过比较赛德娜和其他5颗类似的古怪天体,布朗排除了不可见的影响来自于恒星的可能性:只有存在一颗行星能够解释这些古怪的轨道。在他所作出的三大发现(即阋神星、赛德娜和现在潜在的X行星)当中,布朗认为最后一个才是最为轰动的。
据新华社、果壳网
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