冥王星：你們千方百計把我踢出去就是為了給它騰地方！

九大行星」背對太陽的場景。這顆行星被認為是氣態行星。(Caltech/R. Hurt)

藝術家設想的「第

加州理工學院(Caltech)的研究者們發現了新的證據，表明一顆巨大的行星正沿著一條離奇的軌道圍繞太陽運動。該天體，被研究人員們暫稱為「Planet X」或「Planet Nine」，質量約為地球10倍，需要1萬～2萬年才能繞太陽公轉一周。

研究者Konstantin Batygin和MikeBrown通過數學模型和電腦模擬推測出這顆行星的存在，但從未直接觀測到過這個天體。

Mike Brown(左)和Konstantin Batygin (Lance Hayashida/Caltech)

Brown被稱為「冥王星殺手」(Pluto Killer)，他在過去發現了許多天體，一手導致冥王星被降級為矮行星。他說：「對冥王星被降級感到不爽的人應該感到高興了。我們終於知道那裡有一顆真正的行星等待我們去證實。太陽系終於又可以有九大行星了。」

「如果你說『我們有了Planet X的證據』，那包括我在內的天文學家都會說『又來了，這些人瘋了。』，但這次不同，因為我們是正確的。」Brown表示,「這是真的第九大行星。現代人只發現過兩顆真正的行星，這將是第三顆。太陽系內還有很多未知等待我們去探索，真是激動人心。」

Brown指出，這個天體的質量是冥王星的5000倍，所以必定是真正的行星。與其它矮行星不同，「Planet X」佔據了太陽系這個區域的引力。它的存在讓研究者們得以解釋柯伊伯帶天體的離奇特性。

海王星在1846年被發現之前，就有人通過天王星的軌道推測出它的存在。170年來，人類首次意識到自己對太陽系行星的認識是不完整的。

2014年，Chad Trujillo和Scott Shepherd發表了一篇論文，指出柯伊伯帶最遙遠的13顆天體都具有相似的費解的軌道特徵。Brown和Batygin加入了他們的研究。

他們意識到這些天體中最遠的6顆的橢圓軌道，在三維空間上都處於同一方向。「就像一個鐘錶上，有著六枚指針。你查看的時候發現，它們都重合在一起。」除此之外，這些天體還都在以相同的方式傾斜——與八大行星相比，往下指30度。這種巧合隨機出現的可能性只有0.007%。這麼一來，憑藉著統計學上3.8 sigma的顯著性差異，幾乎可以完全肯定「Planet X」的存在。

許多柯伊伯帶天體有著離奇的軌道。(Caltech/R. Hurt)

他們首先考慮了該影響是否來自尚未發現的柯伊伯帶天體。但計算後排除了這種假設，因為其需要柯伊伯帶的總質量要比如今認定的高100倍。後來他們模擬了一個巨大的行星處在這些軌道對面的模型。並加入了平均運動諧振(mean-motion resonance)等軌道機制，發現這樣巨大行星存在不僅合理，還可以保持柯伊伯帶天體的軌道，避免它們相互碰撞。

「Planet X」每公轉4圈，一個遙遠的柯伊伯帶天體可能已經公轉了9圈。它們永遠也不會相撞。而且當兩個天體靠近的時候，它們互相之間將進行能量交換。像父母反覆推著孩子的鞦韆，保持鞦韆的周期性運動一樣，「Planet X」維護了這些柯伊伯帶天體的軌道性質。

第九大行星的存在能很好地解釋這一現象。(Caltech/R. Hurt)

時年27歲的Batygin在一開始還是持著懷疑態度，因為在天體力學上沒人發現過這樣的案例。但漸漸地，這種假設幫助天文學家們解決了很多問題。

與普通的柯伊伯帶天體不同，天體「塞德娜」(Sedna)和天體「2012 VP113」沒有受到海王星引力足夠的影響。「Planet X」的存在能使這些天體遠離海王星，很好地解釋這一現象。模擬還預測了軌道與行星軌道平面具有垂直傾角的柯伊伯帶天體。在過去3年里，天文學家觀測到了4顆帶有這樣軌道的天體，並且都與該模擬計算吻合。

5顆已知天體(藍色)符合模擬出的垂直傾角軌道。(Caltech/R. Hurt)

「Planet X」是如何形成的，又是如何跑到那麼遙遠的地方去的？科學家們一直相信，太陽系誕生之初，有四大不斷吸收周圍的氣體的行星核心(planetary cores)。這些行星核心演變成了四大氣態行星——木星、土星、天王星、海王星。隨著時間的推移，這些天體相互之間不斷的碰撞和彈射創造出了現有軌道上的行星。

Brown認為，一開始完全可能存在第五大行星核心。「Planet X」就是那第五大核心。45億年前，當它恰好與木星或土星靠得太近的時候，就可能被拋射到那裡，被氣體減速後停留在遙遠的偏心軌道上。

這顆行星的存在還使得太陽系在浩翰宇宙里顯得沒那麼特殊。第一，大部分已知地外行星的質量為地球的1～10倍。在太陽系中並沒有其它這樣的行星。金星質量為地球0.8倍，天王星質量為地球的15倍，海王星質量為地球17倍。而「Planet X」質量為地球10倍，正處於這一範圍，補充了太陽系的空缺。

第二，在目前天文學家所發現的地外行星系統中，大部分的軌道範圍都非常寬——有行星離恆星特別近，有的離得特別遠。「Planet X」的軌道則在600～1200天文單位之間，比柯伊伯帶(30天文單位以外)還要遙遠的多，甚至離開了太陽圈。(日球頂層為121天文單位，旅行者1號距離我們134天文單位。)

日本的Subaru望遠鏡有著8.2米口徑，可以用來發現第九大行星。(Subaru Telescope, NAOJ)

目前研究者們只知道這顆行星的大致軌道，不清楚具體位置。Brown希望越來越多的人能受到激勵，開始尋找它。「Planet X」很難被發現：紅外線望遠鏡探測不到這顆幾乎不散發熱量的行星，傳統望遠鏡也無法觀測到那麼黑暗的天體。如果動用世界上最大的天文望遠鏡——日本國立天文台在夏威夷建造的Subaru天文望遠鏡——我們或許能在未來15年內發現它。

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