教科书可能又要改写！科学家发现海王星之外存在巨大物体的新证据

在我小时候，我们的教材上太阳系是有九大行星的，其中第九大行星就是冥王星。

冥王星的表面拥有一个巨大的爱心图案，让人印象深刻，但是在2006年的时候，它突然就变成了矮行星。

之所以把冥王星归类为矮行星而不是行星，主要原因就是冥王星太小了，它的质量甚至只有月球的六分之一。

1930年，美国天文学家克莱德·汤博首次在柯伊伯带发现冥王星的时候，因为观测手段较为粗糙，所以对它的运行规律和大小的计算存在巨大误差——当时普遍认为它是一颗巨大的天体。

但随着观测的深入，人们发现冥王星非常小，最重要的是，人们在柯伊伯带发现了许多和冥王星差不多的天体，比如阋神星，它比冥王星还要大一点。

所以在2006年第26届国际天文联合会上，经过世界各地天文学家的讨论和投票，冥王星最终被降级为矮行星，并制定了行星的三大标准。

图：行星需符合这三个标准

当然，教材也因此改写，太阳系从此变成了八大行星。

然而，天文学家们从来没有停止过寻找太阳系真正的第九大行星（质量足够大的天体），最近有一个天文团队发表了文章，表示发现了海王星轨道之外存在巨大天体的新证据。

其实，类似的新闻时不时就会出现，不过这次的团队以及文章被认为可信度是比较高的——甚至被认为是迄今为止最有力的统计证据。

所以，我们的太阳系可能又要变成九大行星了，我们的教材很可能又要改写了。

那么，这个到底是怎么回事呢？为什么太阳系还可能会拥有我们不知道的第九大行星呢？

图源：ESA

我们是如何发现行星的？

当我们谈论发现行星时，不管你是否相信，现在在其他恒星周围找到一颗行星实际上比在我们太阳周围再找到一颗行星要容易一些。

对于太阳系外的恒星系统而言，天文学家可以观察行星经过其主恒星时光线的减弱来判断，

这被称为“凌日法”，是目前发现系外行星的主要方法之一；

图：系外行星经过恒星时会产生影响

另一个常用方法是，通过观察行星引起的恒星摆动，以及由此产生的连锁反应，也可以比较准确的发现系外行星。

通过这些方法，天文学家们在过去几十年中已经发现了数千颗系外行星，而太阳系中的行星数量仍保持在八颗。

目前，发现太阳系内的行星主要依赖于两种方法：直接在天空中观察它们，以及观察其他物体轨道上的轻微扰动。

金星、水星、土星、木星和火星都是直接通过目视发现的，虽然水星难得一见，但也可以用肉眼看见，所以也早在公元前就已经被人类记录到。

1781年，天文学家威廉·赫歇尔 (William Herschel) 在一次巡天中注意到一个明亮的物体与其他恒星相比发生了移动，仔细观察后发现了天王星。

海王星则是因为天文学家奥本·勒维耶注意到天王星的轨道与牛顿物理学预测的轨道不同，然后通过计算发现的，并且他还预测了这颗行星的位置。

但是，太阳系比我们想象得要大得多，而其中大部分是我们目前，甚至以后在地球上都是无法观测到的。

所以，没人敢说太阳系真的只有八颗行星。

太阳系还有另外一颗行星吗？

我们刚刚提到过柯伊伯带，柯伊伯带就是在八大行星轨道之外的一个冰体环，我们对它的观测已经非常困难了，只能通过一些数据分析来找到像冥王星这样的天体。

而在柯伊伯带之外，还有一个由各种太空碎片组成的球壳包裹着整个太阳系，这个被称为奥尔特云，它相当厚，从大约5000AU（大约0.08光年）开始，一直延伸到100000AU（大约1.6光年）。

奥尔特云示意图

虽然奥尔特云广为人知，但其实那里的物质从来没有被直接观测到过，因为过于遥远，我们的望远镜根本无法观测到。

不过，轨道物体可以在奥尔特云中转向并返回到更靠近太阳的位置，换句话说，那里有存在第九大行星甚至更多行星的可能，但是我们根本无法看到。

第九行星的新证据

其实，很早开始天文学家就已经认为柯伊伯带就有一颗海王星大小的行星，它最初被起名为“X行星”。

在2015年的时候，加州理工学院的天文学家康斯坦丁·巴蒂金 (Konstantin Batygin) 和迈克·布朗 (Mike Brown) 宣布了一项新研究，该研究提供了一颗巨行星在外太阳系中沿着不寻常的细长轨道运行的证据。

艺术家合成的第九行星，图源：Caltech/R. Hurt (IPAC)

这两个哥们是通过在柯伊伯带发现的至少五个较小天体有着独特轨道，来判断可能的行星引力影响。

他们直接把这颗可能的行星命名为第九行星，并且计算了行星的大小和轨道周期，其大小大约是地球的10倍，其轨道距离太阳大约是海王星的 20 倍，轨道周期则为10000到20000个地球年。

虽然，他们的研究发表之后，许多人并不埋单，认为可能只是由于统计异常或者选择偏差造成的，但是这两个哥们之后因此有机会利用世界上最强大的望远镜在其预测轨道上搜索该物体。

这次这个所谓的新证据就是他们两个人带来的新研究结果，不过将近10年过去了，他们依然没有直接观测到第九行星。

图：康斯坦丁·巴蒂金在x上发布了自己的研究相关博文，这哥们一口气发了好多篇（AI翻译）

他们研究了穿越海王星轨道路径的长周期物体，这次发现了17个周期不稳定的天体，然后他们通过模拟来解释这种不稳定。

模拟中只有两个变量引入是最有可能造成这种结果：要么是第九行星的影响，要么是银河潮汐和经过恒星的引力影响。

AI翻译

但是，他们认为存在第九行星的模型，能够更好的解释了这些物体的稳定状态，而且可能性要大得多，康斯坦丁·巴蒂金甚至发博文表示足以证实第九行星的存在。

这篇文章现在已经被《天体物理学杂志通讯》接受发表，但值得一提的是，这个研究并没有缩小寻找这样一颗行星的范围。

想要要真正修改教程，只是这样做预测是不够的，需要真正根据预测判断它的轨道位置，并直接被观测到才行。

不过，值得庆幸的是，这次许多人认为我们可能不会在这方面等待太久了。

报道原文：https://www.iflscience.com/astronomers-find-evidence-of-a-massive-object-beyond-the-orbit-of-neptune-73914

文献：https://arxiv.org/pdf/2404.11594