第九行星現身了?天文學家發現了的誘人新證據!

天文學家發現太陽系第九行星存在的誘人新證據,但懷疑聲依然不斷。

第九行星現身了?天文學家發現了的誘人新證據!

2016年,天文學家曾經論證太陽系還有第九顆行星,它遠在海王星軌道外,或能解釋太陽系外沿的奇怪天體集群。他們指望,不消五年,這個行星就會浮出水面。

兩年過去了。“第九大行星”仍未現身,據推測,其質量應是地球的十倍。不過最近,行星“獵人”們發現了新的線索。

發表於論文預印版網站arXiv的論文顯示,天文學家曾在海王星軌道外發現一個新的天體,其軌道跟太陽系其餘成員大不相同。它有一個車牌號般的名字:2015 BP519。在太陽系中,幾乎所有天體的軌道都處在同一平面,因而整個太陽系呈一個薄餅狀。這個天體的軌道平面卻高度傾斜,與太陽系黃道面存在54度的夾角,極不尋常。

第九行星現身了?天文學家發現了的誘人新證據!

為解釋這個奇異軌道的由來,密歇根大學博士生朱麗葉·貝克(Juliette Becker)和同事們一起,反覆模擬了太陽系幾十億年的歷史,但怎麼都對不上,直至假定有第九顆行星存在。隨著他們啟動時間軸,第九行星的引力將2015 BP519甩到了高度傾斜的繞日軌道中。

“認為第九行星存在的人,肯定會把它作為第九行星存在的證據,”貝克說。她是該論文的第一作者。“若不太認同第九行星假說,就可能認為:現在就這麼一個天體,一個天體證明不了什麼。”

加州理工學院的天文學家邁克·布朗(Mike Brown)和康斯坦丁·巴蒂金(Konstantin Batygin)是提出了第九行星理論。貝克的研究結果令他們十分欣喜。巴蒂金說,他在理論層面的研究顯示,太陽系中可能存在一顆神秘行星,它影響了2015 BP519等天體的運動,致使它們的軌道高度傾斜。

“我每次(按照第九行星假設)進行計算,結果都跟已知的太陽系結構相符,也會產生海王星軌道外那些軌道高度傾斜的天體,”巴蒂金說。他表示:“我越來越不適應沒有第九行星的太陽系了。”

當然,這一發現並非鐵證。跟之前一樣,天文學家只能根據遠處天體的運動,以及不計其數的計算機模擬,推測大質量行星的存在。

第九行星現身了?天文學家發現了的誘人新證據!

第九行星假說背後的理論最早出現於2014年。

天文學家斯科特·謝潑德(Scott Sheppard)和乍得·特魯希略(Chad Trujillo)試圖解釋柯伊伯帶(海王星軌道外由冰質和巖質天體構成的區域)六個小型天體形成的神秘集群。這些天體的軌道平面都呈現出類似的傾斜,若沒有外力作用,這幾乎不可能實現。

謝潑德和特魯希略提出:在我們看不見的地方,可能存在著某顆大型行星,它扭曲了附近天體的軌道。布朗和巴蒂金決定解開這一謎團。經過幾個月的工作,他們只得出一個答案:太陽系中存在第九顆行星,其質量足以塑造其他小型天體的軌道。

研究一公佈,支持與懷疑聲浪一齊湧來。有懷疑者稱,布朗和巴蒂金依賴的數據很容易包含觀察偏倚(Observational bias),也就是說,人類傾向於看到期待或希望看到的東西。

兩人論證的根據——即海王星軌道外那個天體集群的奇怪現象——說到底也許並不奇怪。也許,在望遠鏡發現它們的那一小片天域內,這一集群看似存在;但放到我們看不見的更廣泛空間內,它就不存在了。

耶魯大學天文學家格雷高裡·拉夫林(Gregory Laughlin)認為,貝克的發現的確使第九行星的證據豐滿了些,不過他表示:“當一個發現可以讓你名利雙收的時候,資源就會向它傾注。這時就會有確認偏誤(confirmation bias)混入其中的風險。人們往往會追逐有望通往成功的道路,尤其是利益攸關的時候。”

所以,從一開始用望遠鏡搜尋天空,尋找第九行星的蹤影時,布朗和巴蒂金就時刻謹記著19世紀法國數學家奧本·勒維耶的往事。勒維耶1846年發現了海王星,隨後他預言太陽和水星之間有一顆行星“祝融星”。最後,事實證明,他的預言是錯的。

要是發現更多像2015 BP519這樣的天體,情況會有所改觀,而貝克和她的團隊也會繼續尋找。從理論上講,每有新的天體被發現,天文學家離第九行星的準確位置就近了一步。他們可以將望遠鏡對準目標區域,試圖拍下它的照片。

科羅拉多大學博德分校的天體物理學家安·瑪麗·馬迪根(Ann-Marie Madigan)說,但與此同時,未來發現也有可能削弱第九行星假說。

圍繞那個奇怪的天體集群,馬迪根提出了自己的理論,但根本不涉及神秘的大質量行星。她表示,2015 BP519及其軌道鞏固了她的理論。那個天體集群可能源於小型天體的互動。它們的總質量達到地球質量的十倍,但散落於太陽系外沿各處。單個的小型天體沒有太強的引力,但加總起來,它們足以扭轉附近天體的軌道。在發表於2015年的一篇論文中,馬迪根預測,根據這一機制,太陽系黃道面外或有一大批類似2015 BP519的天體。

“我稱之為‘自引力’,即小型天體合力實現這個效果,不需要新的天體,”馬迪根說。如果“我們說:好吧,就是第九行星乾的,它就是太陽系外沿奇怪現象的根源,那我們就要問了:第九行星是怎麼來的?”

巴特金是馬迪根的好友,他說:他的計算機無法模擬太陽系中的自引力機制,就算可以,所得的柯伊伯帶也會跟觀測結果不符。“就算這樣,你能不能炮製一種不需要第九行星的情境呢?依然可以。”他說。

布朗和巴特金很期盼新證據、新線索的到來,但恨不得現在就找到第九行星,蓋棺定論。聽語氣,他們甚至有些不耐煩,彷彿它幾個月前就該自動現身了。“不用說,下一步就是找到那該死的傢伙,”巴特金說。

即使第九行星終究沒有露面,在太陽系邊緣展開的搜查也不會白費,拉夫林說。該區域內充斥冰質和巖質天體,是太陽系誕生之初的殘餘。我們越接近它們,就越是瞭解太陽系的起源。那裡的小型天體“就太陽系跟銀河系其他系統迥異的原因,提供了一條探索途徑,而那才是我們真正要探求的東西。”拉夫林說。

“我們太不一樣了,”他說,“為什麼不一樣?原因就印刻在太陽系最原始的天體中,就在最遙不可及的邊緣。”

翻譯:雁行

校對:其奇

造就:劇院式的線下演講平臺,發現最有創造力的思想


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