太阳系是否有可能还藏有第九大行星？

Runlinh

2019-01-30
回答这个问题前，要先回答两个问题，一是什么条件才能称做“行星”(planet)？二是究竟太阳系的边界在那？
以前的教科书告诉我们～太阳系有九大行星。怎么一转眼变成了八大行星？这是因为后来国际天文联合会（International Astronomical Union，IAU）对行星的概念进行正式定义，冥王星在质量与体积方面都没有满足行星的新定义，因而被剔除出行星范围，划入“矮行星”一类。从此以后，太阳系便只有八大行星。
注：冥王星的质量為 ，体积為 ，直径为 2,370km。



太阳系

关于第一个问题，以往对于行星的定义通常指自身不发光，环绕着恒星的天体，其公转方向常与所绕恒星的自转方向相同。一般来说行星需具有一定质量，行星的质量要足够的大，且近似于圆球状，自身不能像恒星那样发生核聚变反应。但国际天文学联合会大会 2006 年 8 月 24 日通过了「行星」的新定义，这一定义包括以下三点：
1)、必须是围绕恒星运转的天体；
2)、质量必须足够大，来克服固体引力，以达到流体静力平衡的形状 (近于球体)；
3)、必须清除轨道附近区域，公转轨道范围内不能有比它更大的天体。
因此，一般行星的半径必须在 800km 以上，质量必须在 以上。然而，冥王星自身是椭圆体，且轨道与海王星有交集，仅第一点符合标准，所以冥王星就被降级到「矮行星，dwarf planet」了。
木星 (Jupiter) 是太阳系的大块头，它的质量是太阳系内其他所有行星总和的 2.5 倍，拥有近 70 颗卫星，那问题来了，那宇宙中最大的行星可以有多大？天文学家在 2018 年发布了一个最新的解释。来自约翰霍普金斯大学的天文学家带来了一个更好的分类方式：一个不是单纯按照质量区分行星和棕矮星的方式，而是要考虑这个天体是如何形成和维持的。《Astrophysical Journal》最近刊登了 Kevin Schrauffmann 用于区分巨型气体行星和棕矮星的新标准～通常质量越小的恒星温度越低，虽然有很多质量低于太阳的恒星仍然能够持续进行热核聚变，但如果是较低的初始质量很多原恒星无法演化为恒星。这些「失败」的恒星就是我们通常理解的「棕矮星，brown dwarf」，目前的分类标准将它们的质量范围定义在木星质量的 7-75 倍。下图是地球、木星、棕矮星、低质量恒星 (low mass star) 和太阳的艺术概念图。根据这个标准，他抛出的最大行星质量范围是木星的 4-10 倍，超过这个标准将是棕矮星。



地球、木星、棕矮星、低质量恒星和太阳的艺术概念图

太阳系的边界在那？传统意义上，人们认为「日球层顶，heliopause」，也就是来自太阳的太阳风遭遇到星际介质而停滞的边界，为太阳系的边缘，一般认为这个界面在距离太阳 100 个天文单位，也就是 处 (注：一个天文单位约 )。根据旅行者一号 (Voyager 1) 探测器发回的数据表明，接收到的太阳风带电粒子越来越少，而接收到的星际带电粒子越来越多，就说明开始进入了星际空间。目前目前大约飞离地球 ，刚好飞离太阳系，但这仅是狭义的太阳系边界。广义的太阳系边缘是以太阳的“引力范围”来定义，科学家认为奥尔特云 (Oort cloud) 是距离太阳 5-10 万天文单位处存在着的一种球状云团，它在外围包裹着太阳系，如果奥尔特云真的存在，它被认为是太阳系的理想边界。



奥尔特云

为什么科学家会预测太阳系应该还有一颗行星存在呢？其实这是科学家根据太阳系边缘的一些小行星的运行轨道异常情况猜测的。科学家认为第九颗行星可能在太阳系的边缘附近，也就是我们听说过的「柯伊伯带，Kuiper belt」 附近。虽然人类走出地球探索宇宙已经几十年了，我们对太阳系的了解也很多了，但太阳系边缘仍然是人类探索的一个盲区，尤其是柯伊伯带的情况可以说是了解得极其少，说是一片空白也不为过。
太阳系边缘之所以难以观测，主要是离太阳太远，光线反射非常弱，天文望远镜不容易观测到。科学家之所以猜测太阳系边缘可能会有一颗大质量的行星存在，主要是科学家在研究柯伊伯带的六颗天体的时候，发现它们的运行轨道异常。这六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 ( 0.0007%)，那么还有一种情况就是有一颗质量比较大的行星的引力影响了这六颗天体的运行轨道。
不过，造成这个现象也有几种可能，还需要进一步去证实，这些原因包括有：一颗路过的恒星捕获了第九大行星，把它拉到了那个遥远的椭圆轨道上；第九大行星本来不属于太阳系，它属于某个路过的恒星系统，不幸被太阳捕获。谁知道呢？只能说宇宙太大，没有什么不可能发生的事！

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