第九行星可能就藏在柯伊伯带里

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最新研究揭示，通过分析柯伊伯带150多颗天体的运行轨道，天文学家发现了可能存在一颗质量远超冥王星的神秘行星的证据，这颗行星或许正潜伏在冥王星轨道之外。

近两个世纪以来，人类再未发现太阳系中的新行星，上一次还是海王星的荣光时刻。但现在，科学家们认为他们已经找到了一位“新来者”的证据，这或许会颠覆历史。通过对柯伊伯带天体轨道的深入分析，一个天文学家团队提出，一颗质量至少是冥王星25倍的未知行星可能就潜伏在那里。这项引人注目的研究已发表在《英国皇家天文学会月刊》上。

第九行星可能就藏在柯伊伯带里

柯伊伯带位于海王星轨道之外，呈甜甜圈状，向外延伸至地球到太阳距离的一千倍之遥。这里是无数冰冷岩石天体的家园，其中就包括冥王星以及阿罗科斯等其他著名的柯伊伯带天体。

“柯伊伯带中的一切都可以看作是宇宙中的‘太空垃圾’，”普林斯顿大学的天体物理学家、这篇新论文的主要作者Amir Siraj解释说，“它们代表了我们太阳系形成后留下的残余物。”

大多数这些“残余物”都很小：冥王星是目前已知柯伊伯带中质量最大的天体，但其质量也仅为地球的0.2%。然而，在过去十年里，科学家们一直在猜测，柯伊伯带可能隐藏着一个比冥王星大得多的天体。这个未知的世界，常被称为“第九行星”或“行星X”，其存在证据源于六个柯伊伯带天体异常相似的轨道参数。研究人员推测，附近一颗更大质量的行星可能通过引力作用，使这些天体整齐地排列成线。

Siraj和他的同事们最近采用了一种不同的方法来寻找这个神秘的大质量天体。他们分析了更多柯伊伯带天体的样本，并将重点放在它们的轨道平面上。Siraj指出，从直觉上看，柯伊伯带天体的平均轨道平面应该与太阳系中其他行星的轨道平面一致。但是，如果柯伊伯带内存在一颗行星质量的天体，它所产生的强大引力会足以改变其周围柯伊伯带天体的平均轨道平面。Siraj和他的合作者们正是想要寻找这种引力信号。

研究人员从美国国家航空航天局喷气推进实验室的小天体数据库中，提取了超过150个柯伊伯带天体的轨道信息。在已知的数千个柯伊伯带天体中，他们只选取了那些不受海王星引力影响的子集。海王星就像是外太阳系的“霸主”，许多柯伊伯带天体的轨道都因其引力作用而发生偏转。Siraj形象地比喻道：“海王星对外太阳系有着非常强大的控制力。”

该团队计算了他们所选取的柯伊伯带天体样本的平均轨道平面。结果显示，在距离太阳50到80倍日地距离的范围内，轨道平面与内太阳系一致。但在更远的地方，即80到200倍日地距离之间，研究人员发现柯伊伯带天体的轨道平面相对于内太阳系发生了明显的“翘曲”。他们计算得出，这种信号是偶然出现的概率仅为4%左右。

Siraj和他的合作者们随后模拟了不同质量、位于不同轨道距离的行星，会对一组柯伊伯带天体产生何种影响。Siraj表示：“我们尝试了各种不同类型的行星。”

通过将模拟结果与观测数据进行比较，研究人员推断，最有可能造成这种现象的“幕后黑手”是一颗质量在冥王星的25到450倍之间，半长轴在100到200倍日地距离范围内的行星。参与此次研究的行星科学家Kat Volk认为，尽管这些数字存在一定的不确定性，但该团队的研究结果是合理的。“他们很好地界定了可能引发这一信号的天体类型，”她评价道。

为了与“行星X”区分开来，Siraj和他的同事们为这颗假想中的行星取了一个新名字：“行星Y”。Siraj强调，即使这两种天体都存在，它们也不是同一个。“‘行星X’指的是一颗遥远的高质量行星，而‘行星Y’则代表一颗距离更近、质量相对较低的行星。”

我们有希望很快就能一睹“行星Y”的真容。即将于今年秋天启动的“空间与时间遗产巡天”(LSST)项目，将在未来十年内由智利的薇拉·鲁宾天文台执行，它在探测柯伊伯带天体方面将具有无与伦比的优势。LSST太阳系科学合作项目的成员Volk表示：“我们将使已知的柯伊伯带天体数量增加5到10倍。”

Volk认为，“行星Y”本身完全有可能被发现。但即使没有直接看到它，仅仅是观测到如此多的柯伊伯带天体，也将更好地揭示柯伊伯带的平均轨道平面，从而判断是否有必要通过“行星Y”来解释这种现象。

Siraj表示，即使他们的假设最终被证明是错误的，他仍然对LSST的启动及其带来的海量天文数据充满期待。“这确实有望彻底改变我们对太阳系外围的研究。”