太陽系行星軌道為啥會有傾角？

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在今年1月份，加州理工學院的天文學家巴特金和邁克·布朗預言了他們所稱的「太陽系第九大行星」的存在，他們認為，太陽系外側那些冰凍天體所表現出的一些怪異運動行為可能與一顆未知的「第九大行星」的存在有關係

一項最新研究稱理論上可能存在的所謂太陽系「第九大行星」可能對整個太陽系各大行星的軌道傾角都造成了顯著的影響。

儘管目前看來，太陽系的8大行星的公轉軌道面基本還都是在同一個平面上(黃道面)，但太陽的自轉軸卻並非與黃道面垂直，而是存在大約6度的傾角。天文學家們對此感到困惑，但第九大行星可能存在的理論則或許可以解釋這一問題。

南美洲智利境內的泛美天文台是「暗能量巡天」相機的安放地

被顛覆的行星傾角

此前關於太陽所存在的這個奇異的傾角問題，已經有人提出了很多不同的解釋，從附近經過的恆星施加的暫時性引力影響，到太陽系形成之初由於太陽磁場與原始行星塵埃盤之間的相互作用，不一而足。

就在今年早些時候，美國加州理工學院的兩名頂尖專家：邁克·布朗(Michael-Brown)以及康斯坦丁·巴特金(Konstantin Batygin)提出，太陽系外側那些冰凍天體所表現出的一些怪異運動行為可能與一顆未知的「第九大行星」的存在有關係。

同樣來自加州理工學院的伊麗莎白·巴里(Elizabeth-Bailey)是這項研究的第一作者，她表示，這一有關第九大行星的理論現在可以被進一步拓展到對其他大行星的軌道異常提供解釋。

巴里表示：「因為我們認為可能存在的第九大行星應當擁有非常大的軌道傾角，這就意味著它可能對其他天體的軌道傾角數值產生影響。這似乎符合相關觀測，支持第九大行星可能的確存在的理論。」

根據計算，這顆理論上可能存在的第九大行星質量大約是地球的5～20倍，擁有一個偏心率極高的軌道，在軌道最遠處距離太陽可以達到地球到太陽距離的250倍以上。

暗能量相機拍攝的獵戶座大星雲。這項為期5年的巡天項目旨在幫助科學家們弄清神秘的暗能量的本質。項目所採用的方法就是對那些遙遠的星系進行長時間的觀測分析，搜尋那些非常緩慢移動中的天體，這也是為何這一項目需要持續那麼多年的原因之一

研究人員在論文預印網站arxiv上發表論文寫道：「太陽自轉軸存在的6度左右的傾角表明，要麼在當初太陽系形成初期的環境中存在不對稱情況，要麼就是有外界力量改變了太陽和各大行星的角動量矢量方向。

但到目前為止，有關這一傾角的真正來源還仍然是一個開放性問題。運用假想中第九大行星與其他行星之間的相互作用，我們能夠證明在一定參數條件下，第九大行星的存在將能夠自然地造成太陽自轉軸從最初的垂直黃道面到出現一定的傾角。」

因此，第九大行星為科學家們提供了一個關於太陽系傾角謎團的可檢驗的解釋。而根據法國蔚藍海岸天文台(Cte d』Azur-Observatory)的太陽系動力學專家亞歷山德羅·莫比德利(Alessandro-Morbidelli)所開展的一項研究顯示，假想中存在的第九大行星的軌道傾角，而非其質量，將是這一問題的關鍵所在。

莫比德利的研究組在論文中寫道：「我們評估了一顆遙遠的行星——通常它被稱作第九大行星——對於太陽系中其他大型行星運行可能產生的影響。能夠解釋當前太陽自轉軸傾角的第九大行星參數與能夠解釋太陽系外側冰凍天體運行軌道異常的解釋兩者之間基本是可以相互結合起來的。

因此，在一方面這項工作提供了關於太陽赤道面與大行星公轉軌道平面之間的傾角，同時也能反過來為假想中可能存在的第九大行星的相關參數提供了約束。」

太陽系中距離太陽最遙遠的6顆天體，它們都位於海王星軌道之外。令人感到奇怪的是，它們的軌道都偏向一側，這種狀況很大可能是由於外部力量作用形成的，據此，美國加州理工學院的兩位科學家猜測在太陽系邊緣可能隱藏著一顆未知的大行星

暗能量巡天

今年早些時候，一些專家指出，設置在南半球，通過對最遙遠的星系開展觀測，進而對宇宙膨脹效應進行觀測的項目「暗能量巡天」(DES)有可能掌握著有關第九大行星問題的關鍵線索。

第九大行星存在的證據有可能就隱藏在這一項目所採集到的海量數據之中，而如果情況的確如此，科學家們相信他們應該有機會在今年夏季結束之前將它找出來。

在今年1月份，加州理工學院的天文學家巴特金和邁克·布朗預言了他們所稱的「太陽系第九大行星」的存在。

他們兩人運用數學模型和計算機模擬手段探討了如果存在第九大行星，是否可以解釋在太陽系外側的柯伊伯帶內天體運行軌道的異常，柯伊伯帶是一個位於海王星軌道外側，有大量冰凍天體在此分布的圓盤狀區域。

在他們兩人提出他們的預言理論之後，全世界各地的大批科學家們便一直致力於找到這顆可能存在，卻一直隱藏著的「第九大行星」。

相關計算的結果將搜尋區域限制在一個令人意想不到的區域，該處正好是「暗能量巡天」項目在過去兩年半時間裡一直在進行搜尋的天區。

美國密歇根大學的「暗能量巡天」項目科學家大衛·葛蒂斯(David-Gerdes)教授表示：「我幾乎是偶然之間被牽扯到對第九大行星的搜尋之中的。」葛蒂斯教授表示，當時他正在尋找一個能夠給自己學生從事的研究項目，然後這時候正好關於「第九大行星」的消息出現了。

此後，在3月份，一個法國研究小組宣稱利用美國宇航局正在土星軌道運行的卡西尼探測器軌道數據，進一步限定了這顆理論上可能存在的第九大行星在天空中的位置範圍。

一月份，再加上這份3月份的研究一起，表明「暗能量巡天」項目的觀測區域很有可能正好就是理論計算顯示「第九大行星」可能存在的區域。如果情況的確如此，那麼在今年夏天結束之前科學家們應該就能夠找到它。

正在土星軌道運行的美國卡西尼號探測器。在3月份，一個法國研究小組宣稱利用美國宇航局正在土星軌道運行的卡西尼探測器軌道數據，進一步限定了這顆理論上可能存在的第九大行星在天空中的位置範圍

找到或者找不到，意味著什麼？

目前，葛蒂斯教授和他的研究組正在對DES項目此前所有觀測過的天體進行分類編纂。理論計算顯示的第九大行星潛在區域的大部分天空都已經被這一巡天項目所覆蓋，因此如果它真的存在並且位置計算正確，那麼它應該就隱藏在DES項目迄今所採集的數據之中。

但反過來說，如果結果證明「暗能量巡天」項目的數據中並不存在「第九大行星」的蹤跡，這也並不意味著這顆行星存在的可能性被排除。

葛蒂斯教授表示：「如果我們能夠找到它，那麼這將是一項偉大的發現，偉大的論文。但如果我們沒能找到它，我們將要所面對的挑戰正是弄清楚這一結果究竟意味著什麼。」

如果結果證明在DES項目的數據中無法找到這顆行星的蹤跡，那麼這至少意味著在我們此前的研究模型中還需要加入更多的限制性條件，從而幫助科學家們進一步明確其可能所在的位置範圍。但直接目擊可能並非我們確認這顆行星的確存在的唯一途徑。

在今年1月份的論文中，兩位科學家做了很多預測，關於如果這顆行星的確存在，那麼它將產生哪些影響，並且很多這類影響是可以被觀測到的，其中某些以及在此後得到了DES觀測數據的支持。

使用「暗能量巡天」項目的數據是一個偶然，但這其中其實也存在著必然性。這項為期5年的巡天項目正在幫助天文學家們探究宇宙中暗能量的本質。該項目所採用的方法就是對那些遙遠的星系進行長時間的觀測分析，搜尋那些非常緩慢移動中的天體，這也是為何這一項目需要持續那麼多年的原因之一。

當然，這也就是為何這一項目有獲取的數據對於其他研究方向的天文學家們如此感興趣的原因之一。

DES項目所提供的數據已經幫助天文學家們找到好幾個此前不為人知的銀河系衛星星系。那些比較大型的衛星星系，比如大麥哲倫星雲都是可以非常容易地從地球上看到的，它們也因此比較有名，但在DES項目的數據中，科學家們找到了更多更小更暗弱的衛星星系。

蘇塞克斯大學的暗能量巡天項目科學家凱茜·羅默(Kathy-Romer)博士表示：「暗能量巡天並非只關於宇宙學。它也能告訴我們有關太陽系起源與組成的信息。完全出於巧合而非事先的設計，DES項目或許將幫助我們找到圍繞太陽運行的新行星。」

自從2013年開始實施以來，目前科學家們在這一為期5年的巡天項目上已經執行了大約一半的觀測任務。這一擁有上百名科學家的大型項目的目標是想加深我們對於神秘的暗能量本質的了解，天文學家目前對於暗能量的本質幾乎一無所知，但一般認為正是暗能量推動了宇宙的加速膨脹。

根據傳統認識，在大約140億年前宇宙從一次大爆炸中誕生以來，宇宙一直在膨脹，但一般認為這種膨脹應當隨著時間推移會逐漸減速並最終回到收縮狀態，但實際觀測顯示宇宙膨脹非但沒有減速的跡象，反而正在加速。

這是違反直覺的異常現象，科學家們認為正是暗能量的存在導致了這一結果，而本次暗能量巡天項目的開展則將幫助我們弄清楚其本質究竟為何。

來源：新浪探索

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