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银河系里那颗让我们惦记了十年的第九行星

前几天晚上陪孩子在天文馆看星星,他忽然指着展板问:“爸爸,太阳系不是只剩八颗行星了吗?为什么这块板子上写着‘第九行星仍在搜寻中’?”我愣了一下,发现这件事确实值得好好说说——因为那颗我们还没亲眼看到的行星,可能正静静待在太阳系外围,离我们实在太远了。

咱们先把时钟拨回2014年,那时候天文学家发现了一件怪事:在柯伊伯带以外,有十几颗矮行星的轨道全都朝着同一个方向偏转,就好像被一只看不见的大手整整齐齐地拨过一样,加州理工的康斯坦丁·巴蒂金和迈克·布朗在2016年正式提出一个大胆的猜测——那里很可能藏着一颗质量是地球5到10倍的行星,他们管它叫行星九注意,这颗行星九跟冥王星是两码事,冥王星早在2006年就被降级成矮行星了。

银河系里那颗让我们惦记了十年的第九行星

说实话,我每次读到关于行星九的推测数据都觉得头皮发麻,这颗假设中的行星如果存在,它绕太阳一圈大概需要一万到两万年,它最远离太阳可能有1200亿公里,是地球到太阳距离的800倍还多,你想想,太阳光走到地球只需要8分钟,走到它那儿得花将近一周,如果上面真有什么风景,那一定是永恒的昏暗和极寒——表面温度估计在零下220摄氏度以下,不过话又说回来,科学家推测它可能是一颗被太阳引力捕获的“流浪行星”,也就是说它一开始根本就不属于我们这个太阳系,只是在远古时期偶然路过,被太阳的重力井兜住了。

那为什么找了快十年还没找到?这里有个很生活化的比方:想象你站在一个灯光昏暗的巨大足球场边缘,要找到中间草坪上的一粒黑芝麻,而且这粒芝麻本身不发光,只能靠它微微反射的远处手电筒光来辨认,科学家们正在用昴星团望远镜做系统搜索,但因为行星九所处的位置实在太远,反射的太阳光微弱到几乎跟背景噪音没区别,不过瓦列里·马卡罗夫博士的团队最近发现了一个有意思的线索——他们分析盖亚卫星的数据,觉得行星九的质量可能比最初估计的要小,大概在地球质量的5倍左右,轨道也没有最初想的那么极端,如果真是这样,找到它的概率反而会提高一些。

我整理了一下目前关于行星九的一些关键推测参数,对比看会直观很多:

参数 推测数值 对比参照
质量 地球的5-10倍 约为海王星质量的1/3到2/3
轨道周期 10,000-20,000年 地球公转周期的1万倍以上
最远日距 约1200亿公里 海王星远日距的25倍
轨道倾角 约15-25度 八大行星轨道面明显倾斜
可能起源 太阳系原生或被捕获 可能曾是星际流浪行星

聊到这里我得提一嘴,天文学界内部对这件事也不是铁板一块,有一派科学家认为,那些矮行星的异常轨道根本不需要行星九来解释,可能是银河系潮汐力在几十亿年里慢慢拉扯的结果,也可能是早期太阳系的星子盘集体引力作用造成的,2020年一项发表在《天体物理学杂志增刊》上的研究就持这种观点,认为外围小天体轨道的聚集效应在统计学上可能被高估了,当然巴蒂金和布朗在这之后又发了新的轨道模拟数据来反驳,说这种聚集纯属巧合的概率不到0.4%,争论还在继续,但恰恰是这种不确定让人觉得特别有意思——科学本身就是不断提出猜想、验证、推翻或修正的过程。

让我特别期待的是薇拉·鲁宾天文台将在2025年底全面投入运行,这台位于智利山顶的望远镜每隔几个晚上就能把整个可见天空拍一遍,它的巡天深度和广度比现有设备强出一个数量级,如果行星九真的存在,鲁宾天文台的镜头应该能捕捉到它在背景星场中缓慢移动的痕迹,到那时候,我们就能知道太阳系的真实版图到底有多大了。

至于书名,巴蒂金和布朗在《天体物理学杂志》上发表的那篇原始论文标题其实挺朴素的,就叫《太阳系中存在一颗遥远巨行星的证据》,我还看过布朗后来写的一本科普书《我是如何杀死冥王星的》,里面有几章专门讲了搜寻行星九的心路历程,写得像侦探小说一样,挺过瘾的,如果你对这些细节感兴趣,西南研究所的波特博士发表的动力学模拟和盖亚巡天数据相关的系列论文也值得翻阅。

银河系里那颗让我们惦记了十年的第九行星

有时候想想也挺浪漫的,我们这一代人可能正站在一个很奇妙的节点上——以前的人根本不知道还有大行星藏在太阳系边缘,以后的人翻开教科书会理所当然地写着“太阳系共有九大行星”,只有我们恰好活在这段答案快要揭晓但又还没揭晓的日子里,每晚抬头看星空的时候,能真切地感受到我们对自己宇宙家园的了解其实才刚刚开始。

银河系里那颗让我们惦记了十年的第九行星

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