第九大行星是否存在?六顆外海王星天體被幹擾,質量大於5個地球

根據對Sedna、2012VP113、2004VN112、2007TG422、2010GB174、2013RF98等6顆較大質量外海王星天體的軌道分析,科學家進一步懷疑在400個天文單位以上的距離上,還有至少一顆大質量天體存在,其質量在5個地球質量以上,上限為20個地球質量。

出品:太空伊卡洛斯

在冥王星被降級為矮行星之後,太陽系只有八大行星了,冥王星的質量和體積是其被降級的重大原因,冥王星直徑為2370公里,比月球的直徑還小,月球直徑都達到了3476公里。但從清空軌道的角度看,冥王星確實做到了,而且冥王星周圍還有多顆小衛星,儼然一個自主自給的小世界。在冥王星之外,太陽系的邊界遠至奧爾特雲,期間還有柯伊伯帶這樣的小天體集群。

冥王星軌道半徑只有30多個天文單位,到柯伊伯帶外圍邊界還有150個天文單位(每個天文單位約等於1.5億公里),柯伊伯帶之外到奧爾雲的邊界還有數萬個天文單位,因此在如此之大的太陽系外圍空間,是否還存在另一顆行星?這就是第九大行星的初級猜想,在許多科學家的潛在感覺中,這片未曾深入觀測的太陽系空間就像一個黑域,隱藏著大量的信息。

第九大行星是否存在?六顆外海王星天體被幹擾,質量大於5個地球

90377天體的出現是個開始

大部分科學發現是先有猜想,然後通過理論、觀測進行證明,這也是人類思維特有的智慧和思維方式,換句話說,如果你連猜想都不會,那麼就和動物沒啥區別了。在長達上百年的猜想中,2003年科學家終於發現了傳說中的外海王星天體,編號90377的天體。其軌道半徑為86個天文單位,超出冥王星軌道2至3倍,直徑為900至1000公里。

要知道冥王星的直徑只有2370公里,90377天體能夠達到1000公里的直徑,這是一個非常重大的發現,為後續深入觀測奠定了基礎。通過數年的觀測發現,科學家基本確定了90377天體不是我們要找的第九大行星,被列入外海王星天體。目前已經發現數百個外海王星天體,全部符合近日點大於30個天文單位,遠日點小於150個天文單位的區間。

第九大行星是否存在?六顆外海王星天體被幹擾,質量大於5個地球

通過對多個較大質量外海王星天體的軌道觀測,科學家發現至少6顆較大質量的外海王星天體軌道有點異常,周圍可能還有1至2個更大的天體存在。根據對Sedna、2012VP113、2004VN112、2007TG422、2010GB174、2013RF98等6顆較大質量外海王星天體的軌道分析,科學家進一步懷疑在400個天文單位以上的距離上,還有至少一顆大質量天體存在,其質量在5個地球質量以上,上限為20個地球質量。

第九大行星是否存在?六顆外海王星天體被幹擾,質量大於5個地球

圖注:至少6顆較大質量外海王星天體軌道被幹擾

形成機制可解釋

根據最新的觀測分析,美國加州理工學院的科學家Batygin等人縮小了第九大行星可能存在的軌道,給出了一個半長軸為700個天文單位,公轉週期為1.8萬年、與黃道夾角為30°的軌道,目前科學家正在這片空間進行尋找觀測。關於第九大行星的形成機制,太陽引力捕獲比較熱門,隨著1I/2017 U1 星際小行星的發現,進一步加劇了這個猜想的方向,如果一顆星際小行星能夠從另一個恆星系統飛抵太陽系,那麼行星也能夠做到。

第九大行星是否存在?六顆外海王星天體被幹擾,質量大於5個地球

圖注:1I/2017 U1 星際小行星進入太陽系的軌道示意圖

在原行星盤剛剛創建秩序的時候,行星的軌道是非常不穩定的,其中必然有行星被踢出該系統,當然前提是沒有與其他行星相撞。半長軸長達700個天文單位的行星顯然不是通過原行星盤聚集形成的,如果這顆行星存在,那麼無非只有一種形成機制:太陽引力捕獲。有人會問,這顆行星可能原先屬於太陽系,後來因為某個引力事件被踢了出去。這個說法可能性不大,因為如果第九大行星原本屬於太陽系內層軌道,被踢出之後速度將飛出太陽系,不會最終減速而定點在距日400個天文單位以上的軌道上。恰恰相反,我們通過1I/2017 U1 星際小行星的軌道發現,如果切入太陽系的角度和速度合適,被太陽系捕獲的概率是很大的。

第九大行星是否存在?六顆外海王星天體被幹擾,質量大於5個地球

圖注:黃色為可能是第九大行星的軌道

綜上,潛在的第九大行星仍然處於朦朦朧朧的狀態,科學家對其觀測和發現依然在進行之中,如果發現其軌道,那麼必然會改變現在的教科書。同時,對接下來的深空探索方向將有重大改變,因為這顆行星很有可能來自太陽系之外,如果我們能夠對其進行近距離觀測、甚至是登陸勘察,有望發現更大的奧秘。

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