@ 2016.01.21 , 16:20
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太阳系再次拥有九大行星

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艺术家设想的“第九大行星”背对太阳的场景。这颗行星被认为是气态行星。(Caltech/R. Hurt)

加州理工学院(Caltech)的研究者们发现了新的证据,表明一颗巨大的行星正沿着一条离奇的轨道围绕太阳运动。该天体,被研究人员们暂称为“Planet X”或“Planet Nine”,质量约为地球10倍,需要1万~2万年才能绕太阳公转一周。

研究者Konstantin Batygin和Mike Brown通过数学模型和电脑模拟推测出这颗行星的存在,但从未直接观测到过这个天体。

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Mike Brown(左)和Konstantin Batygin (Lance Hayashida/Caltech)

Brown被称为“冥王星杀手”(Pluto Killer),他在过去发现了许多天体,一手导致冥王星被降级为矮行星。他说:“对冥王星被降级感到不爽的人应该感到高兴了。我们终于知道那里有一颗真正的行星等待我们去证实。太阳系终于又可以有九大行星了。”

“如果你说‘我们有了Planet X的证据’,那包括我在内的天文学家都会说‘又来了,这些人疯了。’,但这次不同,因为我们是正确的。”Brown表示,“这是真的第九大行星。现代人只发现过两颗真正的行星,这将是第三颗。太阳系内还有很多未知等待我们去探索,真是激动人心。”

Brown指出,这个天体的质量是冥王星的5000倍,所以必定是真正的行星。与其它矮行星不同,“Planet X”占据了太阳系这个区域的引力。它的存在让研究者们得以解释柯伊伯带天体的离奇特性。

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海王星在1846年被发现之前,就有人通过天王星的轨道推测出它的存在。170年来,人类首次意识到自己对太阳系行星的认识是不完整的。

2014年,Chad Trujillo和Scott Shepherd发表了一篇论文,指出柯伊伯带最遥远的13颗天体都具有相似的费解的轨道特征。Brown和Batygin加入了他们的研究。

他们意识到这些天体中最远的6颗的椭圆轨道,在三维空间上都处于同一方向。“就像一个钟表上,有着六枚指针。你查看的时候发现,它们都重合在一起。”除此之外,这些天体还都在以相同的方式倾斜——与八大行星相比,往下指30度。这种巧合随机出现的可能性只有0.007%。这么一来,凭借着统计学上3.8 sigma的显著性差异,几乎可以完全肯定“Planet X”的存在。

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许多柯伊伯带天体有着离奇的轨道。(Caltech/R. Hurt)

他们首先考虑了该影响是否来自尚未发现的柯伊伯带天体。但计算后排除了这种假设,因为其需要柯伊伯带的总质量要比如今认定的高100倍。后来他们模拟了一个巨大的行星处在这些轨道对面的模型。并加入了平均运动谐振(mean-motion resonance)等轨道机制,发现这样巨大行星存在不仅合理,还可以保持柯伊伯带天体的轨道,避免它们相互碰撞。

“Planet X”每公转4圈,一个遥远的柯伊伯带天体可能已经公转了9圈。它们永远也不会相撞。而且当两个天体靠近的时候,它们互相之间将进行能量交换。像父母反复推着孩子的秋千,保持秋千的周期性运动一样,“Planet X”维护了这些柯伊伯带天体的轨道性质。

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第九大行星的存在能很好地解释这一现象。(Caltech/R. Hurt)

时年27岁的Batygin在一开始还是持着怀疑态度,因为在天体力学上没人发现过这样的案例。但渐渐地,这种假设帮助天文学家们解决了很多问题。

与普通的柯伊伯带天体不同,天体“塞德娜”(Sedna)和天体“2012 VP113”没有受到海王星引力足够的影响。“Planet X”的存在能使这些天体远离海王星,很好地解释这一现象。模拟还预测了轨道与行星轨道平面具有垂直倾角的柯伊伯带天体。在过去3年里,天文学家观测到了4颗带有这样轨道的天体,并且都与该模拟计算吻合。

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5颗已知天体(蓝色)符合模拟出的垂直倾角轨道。(Caltech/R. Hurt)

“Planet X”是如何形成的,又是如何跑到那么遥远的地方去的?科学家们一直相信,太阳系诞生之初,有四大不断吸收周围的气体的行星核心(planetary cores)。这些行星核心演变成了四大气态行星——木星、土星、天王星、海王星。随着时间的推移,这些天体相互之间不断的碰撞和弹射创造出了现有轨道上的行星。

Brown认为,一开始完全可能存在第五大行星核心。“Planet X”就是那第五大核心。45亿年前,当它恰好与木星或土星靠得太近的时候,就可能被抛射到那里,被气体减速后停留在遥远的偏心轨道上。

这颗行星的存在还使得太阳系在浩翰宇宙里显得没那么特殊。第一,大部分已知地外行星的质量为地球的1~10倍。在太阳系中并没有其它这样的行星。金星质量为地球0.8倍,天王星质量为地球的15倍,海王星质量为地球17倍。而“Planet X”质量为地球10倍,正处于这一范围,补充了太阳系的空缺。

第二,在目前天文学家所发现的地外行星系统中,大部分的轨道范围都非常宽——有行星离恒星特别近,有的离得特别远。“Planet X”的轨道则在600~1200天文单位之间,比柯伊伯带(30天文单位以外)还要遥远的多,甚至离开了太阳圈。(日球顶层为121天文单位,旅行者1号距离我们134天文单位。)

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日本的Subaru望远镜有着8.2米口径,可以用来发现第九大行星。(Subaru Telescope, NAOJ)

目前研究者们只知道这颗行星的大致轨道,不清楚具体位置。Brown希望越来越多的人能受到激励,开始寻找它。“Planet X”很难被发现:红外线望远镜探测不到这颗几乎不散发热量的行星,传统望远镜也无法观测到那么黑暗的天体。如果动用世界上最大的天文望远镜——日本国立天文台在夏威夷建造的Subaru天文望远镜——我们或许能在未来15年内发现它。

[zzjeff via Phys.org & Science]


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TOTAL COMMENTS: 45+1

  1. 果子狸
    @2 years ago
    3043917

    一直不明白(°ㅂ° ╬)科学家貌似对系外小行星的质量体积位置环境都了解很多了,怎么现在才发现系内还有大行星?

    [28] XX [27] 回复 [0]
  2. 3043919

    雷王星!?

    [31] XX [3] 回复 [0]
  3. zzjeff
    @2 years ago
    3043920

    @果子狸: 它离地球太远了,其它小行星大部分都是在刚好经过近日点的时候被发现的。

    [27] XX [1] 回复 [0]
  4. 鼠标手犯了
    @2 years ago
    3043922

    冥王星:你千方百计把我踢出去,就是为了给它腾位置?

    [181] XX [3] 回复 [0]
  5. 逗比
    @2 years ago
    3043926

    坐等命名

  6. vuliao
    @2 years ago
    3043933

    我记得大约十年前看新闻联播的时候最后10分钟就介绍过科学家在柯伊伯带附近发现了第十大行星,当时还用三维动画画了个红色的大球绕着太阳演示了一会。

    [18] XX [0] 回复 [0]
  7. 3043934

    的确是被木星给抛出去了,居然没出星系吗?

  8. 酥饼
    @2 years ago
    3043935

    这不是《盲视》里的Big Ben吗,看来马上萤火虫就会降落,罗夏就会来临,人类就可以和可悲的自我意识说再见了

  9. Snokye
    @2 years ago
    3043936

    地球online 调试接口。

  10. 雷狼蛋挞
    @2 years ago
    3043937

    @鼠标手犯了: 下了一盘大棋

  11. sandersyao
    @2 years ago
    3043940

    复仇女神?

  12. ss30mi
    @2 years ago
    3043941

    雷王星 Jupiter2
    轨道半径=281.72天文单位
    离心率=0.448
    公转周期=565.98年
    赤道半径=8万2100km
    质量=427.11(地球=1)
    平均密度=1.2(水=1)
    自传周期=98.100日
    赤道重力=2.66(地球=1)
    卫星=0

  13. 艾尼路
    @2 years ago
    3043942

    冥王星拥护者唱起了《我们除了他谁都不认》……

    [46] XX [1] 回复 [0]
  14. 3043946

    冥王星已经回归行星之列了吧

    [0] XX [14] 回复 [0]
  15. 笑爸
    @2 years ago
    3043954

    柯伊伯带之外的话,也不能叫行星,可能会归成一个新的类别,反正就是不会算行星。

    [10] XX [1] 回复 [0]
  16. 邻家怪蜀黍
    @2 years ago
    3043958

    有点像修绿化带

  17. 花花
    @2 years ago
    3043969

    这不就是之前2012吵的十分凶的nibiru么

    [11] XX [1] 回复 [0]
  18. serdes
    @2 years ago
    3043973

    我觉得把Planet X叫成冥王星也是才对吧。

    冥王词源是原始希腊语Awides ,A是看,wides是“不能”,就是”看不见“的意思。行星里,只有前冥王星的取名是最特殊的,它是20世纪才被发现的,本来的取名的意图,便是对人类的警醒。

    前冥王星,可以被叫做得墨忒尔星了。得墨忒尔正是被冥王和宙斯一起捉弄的一个女神,代表了愚者,可以让后代记得我们的错误…

    [96] XX [3] 回复 [0]
  19. 3043986

    尼比鲁。。。。。。

  20. panenen
    @2 years ago
    3043988

    竟然发现了新行星这种科幻小说都不敢想的事情

  21. solatrader
    @2 years ago
    3043990

    记得以前某神棍节目还将这颗大行星的公转周期同地球上的古代文明兴起联系在一起,说什么上面早有高级文明然后在万年前的近地时期频繁接触地球,刺激了古代文明发展留下了各种神仙传说和带宇航帽的人形像云云╮(╯_╰)╭

    [10] XX [0] 回复 [0]
  22. 勇敢的骚年
    @2 years ago
    3043991

    Uranos这个名字至少应该不会回归了,不然这个污污的梗还得继续被人玩下去。

  23. kennyye08
    @2 years ago
    3043993

    当他终于转回来到靠近地球时,会发生什么。。。

  24. 伪装和贾罗德
    @2 years ago
    3043994

    @果子狸: 太远。

  25. asfdsa
    @2 years ago
    3044004

    冥王星呢?

  26. 装模作样芝麻
    @2 years ago
    3044005

    走后门啊啊啊

  27. 时代碎渣
    @2 years ago
    3044012

    截止1月21日下午5:52,煎蛋的翻译是最好的。煎蛋前进了一小步,蛋友们。。。。

  28. 沙滩长椅
    @2 years ago
    3044028

    旅行者1号不禁郁闷道:“MD!俺飞了三十几年,还以为飞出太阳系了!”

    [40] XX [2] 回复 [0]
  29. 天朝特技总局
    @2 years ago
    3044029

    感觉地理要白背了

  30. 及焰
    @2 years ago
    3044042

    这难道是另一个版本的我们晚上登陆太阳?

  31. 不要翘
    @2 years ago
    3044062

    配图右边的人物好像游戏里的人物截图

  32. oioioi
    @2 years ago
    3044101

    @果子狸: 你也不看看人家多远,1000左右的天文单位,对已知的八大行星轨道影响甚微。宇宙大的超乎你的想象,你小的也是超乎你的想象

  33. 猫叔
    @2 years ago
    3044159

    大概就是西琴说的“尼比鲁”吧。

  34. 3044220

    淋王星 欢迎您

  35. 3044230

    公转一周需1-2万地球年。。

  36. 黑发肥
    @2 years ago
    3044248

    希望有新能源线索

  37. SN耶嘿嘿
    @2 years ago
    3044263

    越看越像黑洞

  38. 3044322

    @沙滩长椅: 其实旅行者一号只是飞出了太阳的大气范围而已。太阳的引力对一光年以外的东西都有明显影响,旅行者号要一万年以后才能到达那里。

  39. kimchi
    @2 years ago
    3044340

    @serdes:
    宙斯有无数多个老婆。。。。Demeter就是其中一个,正好对应了矮行星有很多个。。。。。Demeter正是愚人节的来历………planet X的亮度几乎为零,正好对应了冥王处于没有阳光的冥界。。。而海王波塞冬NTR了Demter生下了一个孩子。。。。海王星正好在现在的冥王星隔壁,而海卫一,正是来源于柯依波带的,很有可能就是现在冥王星的一部分。
    我支持这个取名。。。。

  40. 3044571

    叫BB星, 因为两人的名字都是B开头! Batygin和 Brown ╮(╯_╰”)╭

  41. 3044615

    我怎么记得冥王星又回来了啊?这是第九?那冥王星是没回来吗?

  42. fosidea
    @2 years ago
    3044730

    打电话给旅行者一号,告诉它任务还没完成

  43. 称呼太长
    @2 years ago
    3044749

    @果子狸: 简而言之,太暗,上帝说要有光,没光两眼一抹黑。

  44. 长者
    @2 years ago
    3045217

    别猜了,那是窜天猴。

  45. 叫我小绅士
    @2 years ago
    3046590

    如果真是西琴说的尼比鲁才好玩类,看一看谁对谁错

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