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  • 第九行星真的是行星吗?它还有其它的身份吗?科学家对此做出假设

    难道难以捉摸的“行星九”是太阳系外的一个巨大碎片环吗?

    第九行星真的是行星吗?它还有其它的身份吗?科学家对此做出假设

    图解:艺术家对柯伊伯带内小天体的绘图,图片:ESO/M. Kornmesser

    海王星外天体奇怪的轨道排列,引起科学家对所谓九号行星存在与否的思考,这是一个假设在太阳系外围的大行星。研究表明,不需要行星就可以产生异常轨道,而巨大的碎片环是一个更合理的解释。但批评这一提议的人说,这需要更多的证据。

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    由于某些柯伊伯带天体的怪异轨道,有的人认为难以捉摸的行星九是存在的,行星九有时被称为X行星,有时也被称为跨海王星天体(TNOs)。天文学家迄今为止已经记录了大约30个异常的跨海王星天体,它们都有夸张倾斜的轨道以及奇怪的聚集行为。为了解释这个,天文学家提出了一个尚未发现的行星的存在。为了使这个成立,行星九必须位于离太阳200个天文单位(AU)或186亿英里的地方,而且质量是地球的10倍。根据这一理论,这颗假想行星的引力影响是“引导”,或逐渐推动跨海王星天体去其观测轨道。

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    图解:艺术家对行星九的绘图,图片:Caltech/R. Hurt

    发表在《天文杂志》上的一项研究为九号行星假说提供了一个有趣的替代方案。与其用一个神秘的行星来解释某些柯伊伯带天体的奇怪轨道,这项新研究的作者,剑桥大学的安特里克塞菲利安和贝鲁特美国大学的杰哈德图马认为,太阳系外由岩石和冰组成的圆盘,也可以产生和大型外行星一样的效果。

    塞菲利安和图马没有为这个所谓的圆盘提供观测到的证据,也许仅仅因为它们都不存在。相反,作者提出了一个新的数学模型,证明了这种结构理论上的可行性。更重要的是,模型并没有完全排除九号行星的存在,或者至少是规模更小的版本,因为带外行星和外碎片盘相结合的引力影响同样可以产生到观测的跨海王星天体轨道。

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    塞菲利安在一份声明中说:“九号行星假说是个吸引人的假说,但如果假设的九号行星真的存在,那它岂止至今都没被检测到。”“我们想看看是否会有另一个,不那么戏剧性,也许更自然的原因,导致我们在一些跨海王星天体附近看到的不寻常的轨道。我们想,与其考虑九号行星,然后担心它的形成和不寻常的轨道,为什么不简单地解释一下在海王星轨道外,由小天体形成的引力,看看它对我们有什么作用?”

    塞菲利安和图马并不是第一个提出这个理论的人。2016年,来自加州大学伯克利分校的天文学家安妮·玛丽·麦迪根的一项研究表明,太阳系形成过程中遗留下来的碎片形成了星子,而覆盖着冰的星子组成了柯伊伯带外圆盘并造成了奇怪的跨海王星天体轨道。这篇新论文的不同之处在于,它用了一个数学模型说明这个假设的圆盘和太阳系的八大行星是如何影响跨海王星天体轨道结构的。

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    在他们的模型中,假设的圆盘替代了九号行星,圆盘里的天体被认为分散在一个广阔的区域里。根据塞菲利安的说法:“这些天体的集体引力解释了我们在看到的一些跨海王星天体的偏离轨道。

    然而,如果外带星子存在,它将违背有关海王星外天体数量和总质量的传统预测。根据研究作者的说法,目前的理论表明,那里天体的总质量约为地球质量的十分之一,但要想达到他们所描述的效果,总质量必须是地球的质量的十倍左右。因此这是个很大的需求,需要进一步的证明。

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    塞菲利安说:“虽然我们没有直接观测到圆盘的证据,但我们也没有九号行星的证据,这就是为什么我们在调查其它的可能性。然而,有趣的是,观测到的柯伊伯带周围类似的行星,和行星形成的模型,都揭示了大量残存的碎片残骸。”“这两件事情也有可能都是真的,可能有一个巨大的圆盘和一颗九号行星。随着每一种新的跨海王星天体的发现,我们收集了更多可能有助于解释它们行为的证据。”

    马德里康普卢滕塞大学的天文学家卡洛斯·德拉富恩特·马科斯说,证明这个碎片圆盘的存在,就像证明九号行星存在一样,并不是用望远镜就能搜索到距离那样那么简单。

    “这样的结构,如果是真的,现如今的望远镜设施似乎无法研究得到,无论是地基望远镜还是空间望远镜。”不隶属这项新研究的马科斯告诉吉兹莫多:“用现在或计划中的望远镜很难证实或否定这一假设。”对此,他补充到:“虽然这项工作的探讨听起来相当有推断性,但事实是我们对冥王星外的太阳系知之甚少。”

    我们还采访了还采访了加州理工学院的天文学家康斯坦丁·巴蒂金,他和他的同事迈克·布朗一起在2016年出版了九号行星存在的证据。巴蒂金说,新研究的数学运用是“一流的”,但他指出了几个有关天体物理学的缺点。

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    其中之一,柯伊伯带被认为是在距太阳48AU,即4.5亿英里的地方结束,即所谓的“柯伊伯悬崖”,在那里跨海王星天体可以忽略不计。第二,巴蒂金指出,最近的研究表明,柯伊伯带的累积质量接近地球的五十倍,远低于地球十分之一质量的传统估计,当然也远低于地球十倍的估计。巴吉恩说:“当这两个数据结合在一起,意味着塞菲利安和图马提出的大质量圆盘必须从太阳的数百AU开始,这是基于观测和天体力学推测的结果,因此他们的假说是不合理的。”

    他对吉兹莫多说:“像太阳这样的恒星已经确定是由星团聚集而成,太阳系也不例外。”也就是说,宇宙化学形成的争论和奥尔特云的存在说明了太阳在形成后的1亿年内居住在一个由1万颗恒星组成的星团中,这也给我们的研究带来了第三个问题:设想圆盘的一致性在太阳系生命的早期就收到了干扰,既有刚形成太阳的星团所积累的引力势能,也有由经过的恒星带来的(随机)干扰。

    他还发现,很难去相信一个巨大的原行星盘能够像研究所认为的那样,存在在100AU以外的地方。

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    “典型的原行星盘只能延伸到大约30到50AU,”他说,“为什么太阳的原行星盘会在30AU左右结束,但在100AU外又重新启动?最初设想的圆盘的一致性,古怪性如何建立的?迄今为止,它是如何躲过观测调查的?”

    巴蒂金说,“所有这些问和其他问题都没有的到研究的解决。”他说,最终,这篇新的论文未能从天体物理上解释在遥远太阳系存在额异常结构。

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    毫无疑问,这篇论文的主要缺点是缺乏天文证据,但在支持第九行星的论点上也有同样的说法。正如一些研究所指出的,柯伊伯带不存在轨道异常,科学家是由观测偏差引起的受害者,这非常有可能。换言之,需要更多可靠的数据来展示那里发生的疯狂的事情。当天文学家继续寻找第九行星时,他们也应该留意在太阳系外围,那些意想不到的碎片带的迹象。

    在科学的领域,追求多种探索的途径是没有错的。

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3. gizmodo- George Dvorsky-青草Lynn

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