在掠过海王星的冰冷天体中发现行星9的证据

送烟激钟

艺术家对第九行星的插图，一些科学家认为这个假想的世界潜伏在遥远的外太阳系中。（图片来源：R.Hurt（IPAC）/加州理工学院）

据美国太空网（Keith Cooper）：更多的证据表明，一颗假想的额外行星潜伏在我们太阳系最遥远的区域，这些线索与冰体有关，这些冰体穿过海王星轨道，绕太阳运行漫长的环形路径。

2016年，加州理工学院的康斯坦丁·巴蒂金和迈克尔·布朗首次提出了行星九的假设，后者也在2005年发现了矮行星厄里斯。他们最初的证据主要集中在跨海王星天体（TNO）的聚集上，这些天体的大部分轨道都比海王星离太阳更远。更具体地说，两人放大了倾斜度很高的TNO，这意味着这些物体以与黄道平面成陡峭角度绕太阳运行。

因为太阳系的内容物是由围绕太阳的圆盘形成的，我们预计围绕太阳运行的所有物体的轨道都会相对靠近圆盘的平面。然而，有些人没有——研究小组推断这是行星九的引力可能将物体从黄道带中拉出，并将它们聚集在高度倾斜的轨道上的证据，这些轨道共享相似的“顶面”（绕太阳轨道上最近和最远的点），并且以类似的倾斜方向远离黄道。

然而，一些天文学家仍然持怀疑态度，认为巴蒂金和布朗所看到的集群只是观测偏差引起的幻觉。加州理工学院的两人对此表示异议，实际上现在已经发表了一篇论文，特别关注对低倾斜TNO的观测，这些TNO没有聚集，但仍然有其特殊性。

这些冰冷的TNO很奇怪，因为它们一生中的大部分时间离太阳的距离是地球的数百倍，但它们的轨道太长了，它们俯冲下来，离太阳的时间比海王星短，海王星距离太阳的距离只有地球的30倍。巴蒂金告诉Space.com：“通过这项工作，我们观察了具有长周期轨道但也与海王星强烈相互作用的物体，特别是那些穿过海王星轨道的物体。”。

需要明确的是，这并不包括所有穿过海王星轨道的物体。冥王星就是一个很好的反例。与冥王星一样，大多数TNO的轨道没有团队新研究中所包含的轨道那么长。相反，大多数TNO的轨迹使它们在很长一段时间内与海王星保持足够近的距离，从而可以受到这颗冰巨星的引力控制。

然而，该团队只关注那些距离海王星引力潮汐数百天文单位的TNO，当然，如果它真的存在，第九行星可以对它们施加影响。因为这些被研究的物体来自靠近黄道平面的所有方向，没有表现出任何聚集行为，所以先前关于高倾斜、聚集TNO的证据中提出的同样的偏见主张是不成立的。

所研究的TNO，以及任何路径相似的TNO都不会在轨道上花费太多时间；在数百万年的过程中，天蓝色的冰巨星海王星的引力不可避免地将它们赶走，将它们散射得很远很远，有时甚至完全脱离太阳系。这意味着，无论是什么将TNO送入海王星交叉轨道，都是持续不断的。必须有一个持续的过程来保持TNO供应的补充。这意味着罪魁祸首不可能是遥远的过去发生的事情，比如一颗恒星从特别近的地方经过。它必须是仍然存在的东西。

有两种情况可以定期将TNO放置在穿过海王星路径的长环形轨道上。一种情况是银河系潮汐，这是银河系在我们周围作用于奥尔特云内物体的引力潮汐力，奥尔特云位于海王星之外。由于这些天体与宿主恒星的距离，它们只能松散地感受到太阳的引力，但银河系潮汐可以引导它们更接近海王星。



大约海王星质量的行星九的存在可以解释为什么为数不多的已知极端跨海王星天体似乎在太空中聚集在一起。该图是使用全球望远镜创建的。（图片来源：加州理工学院/R.赫特（IPAC））

另一种情况——也许是更有趣的情况——是行星九的引力对这些奥尔特云天体的扰动足以使它们随着时间的推移越来越靠近海王星。

巴蒂金和他的团队——法国尼斯蔚蓝海岸天文台的Michael Brown、Alessandro Morbidelli和科罗拉多州博尔德西南研究所的David Nesvorny——使用真实的低倾角海王星穿越TNO的观测数据进行了两组模拟，以了解哪种情况更准确。

一个模拟涉及一颗质量是地球五倍的行星对TNO的影响（他们对第九行星使用的模拟特性来源于最能解释先前证据的特性，如高倾角TNO的聚集），而另一个模拟则根本没有第九行星，只模拟了银河系潮汐。哪一个最擅长让TNO经过海王星？

模拟表明，只有第九行星确实在那里弹弓射击，低倾角TNO才能定期穿透海王星的轨道。就其本身而言，银河系潮汐的旋涡被计算为太弱，无法使TNO通过海王星。因此，在银河系潮汐模拟中，TNO到达距离太阳一定距离的范围内，而不是更近——但在行星九的场景中，TNOs分布在一系列海王星交叉轨道上，这与我们在现实中看到的相匹配。

巴蒂金说：“我们表明，你可以拒绝这种情况，因为银河系潮汐具有惊人的统计意义。”。“相反，行星九号的场景与数据完全兼容。”

巴蒂金把它比作一场足球比赛，海王星是守门员。银河系的潮汐可以将TNO射向球门，但没有足够的活力让他们越过守门员。另一方面，第九行星就像一颗行星哈里·凯恩，经常巧妙地将TNO射过海王星。

巴蒂金说：“我们在数据中看到的是球门内的一堆足球。”。

尽管如此，寻找这位足球前锋的工作仍在继续。



Vera C.Rubin设施在山顶上的渲染图。（图片来源：鲁宾天文台/NSF/AURA）

本十年晚些时候，智利的维拉·鲁宾天文台将开放，并开始用其8.4米的望远镜镜进行夜间全天空调查。它将能够测试迄今为止可用的行星九的证据——轨道的聚类、轨道平面的排列、陡峭的轨道倾角，以及逆行（后轨道）半人马的普遍性。这些是指来自奥尔特云的冰体，目前在太阳系外行星之间运行。如果其中任何一个是由观测偏差引起的幻觉，那么维拉·鲁宾的观测将揭示它们的真实性。尽管相反，它可能会加强证据，并发现更多的TNO表现出与第九行星相同的潜在影响。

巴蒂金说：“它将通过一项独立的新调查来测试所有这些证据的引力线，该调查不受与之前调查相同的偏见的影响。”。

甚至有可能维拉鲁宾天文台会一直走下去，真正找到这只大玉米粉蒸肉。

巴蒂金说：“凭借它的效率，也许——只是也许——它会找到第九行星。”。“那太酷了。”

新的研究结果已被《天体物理杂志快报》接受发表，目前已作为预印本提供。