太陽系最外層神秘軌道並不是由「第九大行星」造成？

一些天文學家假設太陽系最遠處的一些天體奇怪軌道是由一顆未知的第九大行星造成，但實際上可以用海王星以外圍繞太陽運行的小天體引力合力來解釋。劍橋大學(University of Cambridge)和貝魯特美國大學(American University of Beirut)研究人員對所謂的「第九大行星」假說提出了另一種解釋，他們提出一個由小冰體構成的圓盤，其總質量是地球的10倍。當與太陽系的簡化模型相結合時，所假設的圓盤引力可以解釋太陽系外圍某些物體所呈現不同尋常的軌道結構。雖然這個新理論不是第一個提出由小天體構成大質量圓盤的引力可以避免第九行星存在的理論

博科園-科學科普：但它是第一個能夠解釋觀測軌道的顯著特徵，同時又能解釋太陽系其他八行星質量和引力的理論，其研究結果發表在《天文學》上。在海王星軌道之外是柯伊伯帶，它是由太陽系形成過程中遺留下來的小天體組成。海王星和其他巨行星引力作用影響著柯伊伯帶內外的天體，這些天體統稱為外海王星天體(TNOs)，它們幾乎從各個方向以近乎圓形的路徑環繞著太陽。然而，天文學家發現了一些神秘的異常值。自2003年以來，約有30個外海王星天體(TNOs)在高度橢圓軌道上被發現：它們通過共享平均相同的空間方向而從其他外海王星天體(TNOs)中脫穎而出。

柯伊伯帶的冰核，圖片：ESO/M. Kornmesser

這種群聚現象無法用我們現有八行星的太陽繫結構來解釋，因此一些天文學家提出假設，認為不尋常的軌道可能受到尚不為人知的第九大行星存在的影響。「行星九」假說認為，要解釋這些外海王星天體(TNOs)不尋常的軌道，就必須有另一顆行星，據信質量大約是地球的10倍，潛伏在太陽系遙遠的角落，通過其引力和太陽系其他部分引力的共同作用，「引導」外海王星天體(TNOs)朝同一個方向運動。合著者、劍橋大學應用數學和理論物理系博士生安特拉尼克·塞菲利安(Antranik Sefilian)說：第九大行星假說很吸引人，但如果第九大行星存在，迄今為止它還沒有被發現。我們想知道是否有另一種不那麼引人注目

也許更自然的原因導致了天文學家在一些外海王星天體(TNOs)上看到的不尋常軌道。想與其考慮第九顆行星，然後擔心它的形成和不尋常的軌道，為什麼不簡單地解釋構成海王星軌道外圓盤的小天體引力，看看有什麼作用？貝魯特美國大學Jihad Touma教授和學生Sefilian對外海王星天體(TNOs)的空間動力學進行了建模，模擬了巨大外行星和海王星外一個巨大擴展圓盤的共同作用。這兩位科學家的計算是在貝魯特美國大學(American University of Beirut)的一次研討會上得出。他們發現，這樣的模型可以解釋一些外海王星天體(TNOs)令人困惑的空間聚集軌道。在這個過程中，能夠確定圓盤質量的範圍，它的「圓度」(或偏心)，以及強迫其方向(或旋進率)的逐漸變化

這些變化忠實地再現了離群外海王星天體(TNOs)軌道。塞菲利安是蓋茨劍橋大學的學者，也是達爾文學院的一名成員表示：如果把第九大行星從模型中移除，允許大量小天體散布在廣闊的區域，那麼這些小天體之間的共同吸引力就可以很容易地解釋在一些外海王星天體(TNOs)中看到的偏心軌道。早些時候，人們試圖估算海王星以外天體的總質量，但加起來只有地球質量的十分之一左右。然而，為了使外海王星天體(TNOs)能夠觀測到行星的軌道並沒有第九顆行星，由西菲蘭和圖瑪提出的模型要求，柯伊伯帶的質量將是地球質量的幾到十倍。

在觀察其他星系時經常研究圍繞著恆星的圓盤，以推斷圍繞它運行的行星的性質。問題是當從系統內部觀察圓盤時，幾乎不可能一次看到整個東西。雖然我們沒有直接觀測到這個圓盤的證據，但也沒有第九大行星的證據，這就是為什麼在研究其他可能性。然而，值得注意的是，對柯伊伯帶類似物在其他恆星周圍的觀察，以及行星形成模型，揭示了大量殘骸的殘餘種群。也有可能這兩件事都是真的——可能有一個巨大的圓盤和第九行星。隨著每一個新外海王星天體(TNOs)的發現，收集了更多的證據，可能有助於解釋它們的行為。

博科園-科學科普｜研究/來自: 劍橋大學

參考期刊文獻:《天文學》

Cite: arXiv:1804.06859

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