第九行星很可能是在太陽系中形成的

【博科園-科學科普】2016年1月天文學家邁克·布朗(Mike Brown)和康斯坦丁·巴特金(Konstantin Batygin)發表了第一個證據證明太陽系中可能存在另一個行星。這個假設的物體被稱為「行星9」，被認為是在離太陽極遠的地方運行的。從那時起已經進行了多項研究，試圖解釋9號行星從何而來的最重要問題。

第九行星的概念圖。圖片版權： ESO/Tomruen/nagualdesign

儘管一些研究表明行星在接近太陽後移動到了太陽系的邊緣，但也有人認為它可能是太陽系歷史早期捕捉到的一顆系外行星。然而一組天文學家最近的一項研究卻對後一種可能性提出了質疑，並指出9號行星可能在其歷史上更接近太陽並向外遷移。

他們的研究題目為「9號行星在太陽的恆星形成區域被捕獲了嗎?」，最近出現在皇家天文協會的月報上。該團隊由謝菲爾德大學物理與天文系的理查德·帕克博士領導來自蘇黎世ETH的同事。他們一起進行了模擬對「捕捉」場景產生了懷疑。

太陽系中六個最遙遠的已知天體，其軌道都在海王星(洋紅)之外，它們都神秘地排列在一個方向上。圖片版權：Caltech/R. Hurt (IPAC); [Diagram created using WorldWide Telescope.]

2014年天文學家查德·特魯希略(Chad Trujillo)和斯科特·s·謝帕德(Scott s . Sheppard)根據某些極端跨海王星天體(eTNOs)的不同尋常行為，首次提出了行星9(或稱行星X，對於那些認為冥王星仍然是行星的人)的存在。在接下來的幾年裡從一些研究中限制被逐漸地放在這個星球的基本參數上。從本質上說行星9被認為是地球的10倍。它還被認為在太陽周圍有一個高度橢圓形的軌道，在大約700 AU的平均距離(半主軸)，從約200 AU到在aphelion的1200 AU。最後但並非最不重要的是，科學家們估計行星9需要1萬到2萬年的時間才能完成太陽的一個軌道。

正因為如此行星9似乎不太可能在其當前位置形成。因此為什麼天文學家認為它要麼是更接近太陽，要麼是在數十億年前從另一個星系中捕捉到的。正如帕克博士在謝菲爾德大學的新聞聲明中解釋的那樣：

行星系統與恆星同時形成，當恆星非常年輕時它們通常存在於恆星兄弟姐妹之間相互作用的群體中。因此恆星形成的環境會直接影響到像我們這樣的行星系統，而且通常如此密集以至於恆星可以捕捉到其他恆星或行星。

動畫圖顯示了太陽系行星的間距，這是6個最遙遠的KBOs的異常近距離的軌道以及可能的「行星9」。圖片版權：Caltech/nagualdesign

研究小組在太陽系的「苗圃」階段——即早期的形成過程中，對太陽系進行了模擬。與其他恆星系統(以及它們的行星)的相互作用在這一時期是很常見的，研究小組發現即使是為了捕獲自由漂浮的行星而優化的條件，行星9被捕獲的幾率也相當低。

總的來說模擬表明在一個像行星9這樣的軌道上當太陽系還很小的時候，只有5到10個行星會被捕獲。簡而言之行星9可能被從另一個恆星系統中啟動並被太陽捕獲的可能性微乎其微，只有1000到2000個。

在這項工作中已經證明儘管捕捉是常見的——在行星9的假設軌道上捕獲行星是非常不可能的。我們並沒有排除行星9的概念，而是說它肯定是圍繞太陽形成的，而不是從另一個行星系統中捕捉到的。

如果行星9沒有被捕獲，那麼仍然只有一種可能:ut在離我們的太陽更近的地方形成，並逐漸在海王星的軌道上移動，到達距離只有最極端的柯伊伯帶物體的距離。儘管對這一神秘莫測的星球的研究仍在進行中，但任何對其特徵和起源有額外限制的研究都是非常有用的。

通過排除行星形成的不同場景，研究人員也提出了關於太陽系歷史和演化的新問題。從什麼時候起我們所知道的所有行星都來自於此？它們是在它們當前的軌道中形成的，還是遷移發揮了作用？當我們接近第九行星時，這些和其他問題肯定會被提出和解決。

參考：謝菲爾德大學，MNRAS

作者：Matt Williams

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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