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探索神秘的第九大行星 沉寂多年的X行星将卷土重来

时间:2010-12-01

自从19世纪海王星被发现以来,每当观测到天体轨道出现反常,往往就会有科学家提出未知行星的假说

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太阳系有八大行星,那么在某个不为人所知的角落里会不会隐藏着一颗神秘的第九大行星呢?这是一个已经困扰了天文学家将近2个世纪的问题。自从19世纪海王星被发现以来,每当观测到天体轨道出现反常,往往就会有科学家提出未知行星的假说。

1930年,美国天文学家汤博发现了冥王星,不过冥王星的质量太小,还不足以引发海王星轨道的异常。这个问题最终的解决是在1993年,旅行者2号飞抵海王星。通过更为详实的观测,海王星的质量被向下修正了0.5%,这就消除了其轨道的观测值与预计值之间的偏差。由此,人们也就不再需要X行星的假说了。除此之外,太阳系中所有的轨道反常现象,科学家都给出了合理解释。所以X行星不再被人提起,不仅是因为天文望远镜的一无所获,更是因为描述行星演化的理论并不苛求第九颗行星的存在,太阳系有8颗行星就足够稳定了。

不过就在几年前,这种状况发生了改变。这一次,一颗小行星的奇特轨道引起了人们的关注,并让天文学家们重新提起了这个沉寂多年的老话题。2014年,发现了一个轨道奇特的小行星,编号为2012VP113,该天体的直径只有450千米,不足水星的十分之一,它游走于距离太阳80个天文单位的地方,位于柯伊伯带之外。那么这颗小行星到底奇特在哪呢?VP113的奇特之处就在于其轨道的近日点几乎位于太阳系主要行星所在的黄道平面上,在这一区域天文学家发现了小行星塞德娜,其轨道也表现出同样的特征。

当时人们就试图为这一特征寻找解释,有些研究也将其归因于某个隐藏着的行星的影响,但由于塞德娜只是个孤例,所以人们很难得出确定的结论。不过,随着VP113的发现,塞德娜不再孤单。通过对柯伊伯带的进一步观测,在其最外缘又陆续找到了10个轨道有类似特征的小行星,它们的近日点都在黄道平面两侧50°的范围以内,这就意味着样本已经达到了12个,而这12颗小行星的轨道可能正是由于受到了某个隐藏着的行星的引力的影响。其实就其本身而言,柯伊伯带的小行星近日点被锁定在黄道平面并不算什么罕见的现象。

在太阳系诞生之初,太阳周围的星际尘埃大多聚集成了行星,同时大量碎片弥散开来,其中大部分组成了遥远的奥尔特云。在天王星与海王星附近的物质,无疑会受到这两个行星的引力影响,其运行也会因此而变得有序,但问题在于塞德娜以及VP113与这两个气态巨行星相隔50个天文单位。在如此遥远的距离上,天王星与海王星对二者的影响极其的有限,在这种情况下,这两个小行星及其余10个小行星的轨道理应出现随机的特征,而不是现在这样有序的状态。所以鉴于此,一颗质量相当大的X行星也许并非传说而是真的存在。

基于这一假设,天文学家在计算机上进行了模拟。结果显示要想解释这两颗小行星目前的轨道,施加影响的神秘天体的质量应当介于地球的2-15倍之间,并且在距离太阳200-300个天文单位的轨道上,以和小行星VP113及塞德娜相似的方式公转。根据同一模型,还有一种可能的情况是在距离太阳1500个天文单位的地方,存在着一颗质量与海王星相当的巨行星。行星系统动力学领域的专家几乎意见一致地认为,不论是两颗还是12颗小行星,虽然样本数量仍然不足以让我们得出定论,但已经足够让科学家重新认真考虑沉寂多年的X行星假说了,X行星要卷土重来了。

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