太阳系寒冷黑暗的外围是否潜伏着一颗未被发现的巨大行星?这个想法存在的时间比冥王星是行星的时间还长——话说回来,冥王星现在也不是行星了。最初被称为X行星,它被搬出来解释为什么天王星不遵循物理学为它写好的轨道剧本。一颗比地球大数倍的看不见的世界产生的引力牵引,似乎是个合理的罪魁祸首。
这个谜团在20世纪90年代被解开,当时有人重新计算了海王星的质量,一切又说得通了。但随后,在2016年,加州理工的天文学家康斯坦丁·巴蒂金和迈克·布朗用新的第九行星理论复活了这个幽灵,这次把矛头指向了柯伊伯带——那个由矮行星、小行星和其他宇宙残骸组成的巨大环带,位于海王星之外(没错,冥王星现在就住在那儿)。许多柯伊伯带天体,也称为海王星外天体,其轨道并不遵循预期路径,巴蒂金和布朗认为,只有某种具有强大引力牵引的东西才能干扰它们。
想象一下我们的月球:它每365.25天绕太阳公转,但地球的引力把它拉成每月绕我们一圈的轨道。从外部看,它呈螺旋状。类似地,许多柯伊伯带天体似乎跳着一种不仅仅是太阳的旋律。天文学家最初持怀疑态度,但来自日益强大的观测的越来越多证据表明,这些轨道确实是不规则的。正如布朗在2024年所说:“我认为第九行星不存在的可能性非常小。目前没有其他解释能说明我们看到的效应,也没有其他解释能说明我们在太阳系中看到的无数其他由第九行星引起的效应。”
2018年,一颗名为2017 OF201的候选矮行星被发现,直径约700公里(地球大约大18倍),其轨道高度椭圆,暗示要么是远古撞击,要么是第九行星的引力推动。另一方面,如果第九行星存在,为什么还没人找到它?一些天文学家质疑是否有足够的柯伊伯天体轨道数据来证明任何结论,而其他解释,如碎片环或——等等——一个小黑洞,已被提出。
最大的障碍?我们观测外太阳系的时间还不够长。例如,2017 OF201的轨道周期约为24000年。要发现微妙的引力效应,你可能需要观测四到五个轨道周期。那可是很多杯咖啡的时间。
新发现不断让事情复杂化。最新的是2023 KQ14,由夏威夷的斯巴鲁望远镜发现。它是一个“塞德娜型天体”,意味着它大部分时间远离太阳,但仍处于太阳引力范围内(约5000天文单位,1天文单位是地球到太阳的距离)。作为塞德娜型天体,海王星的引力几乎影响不到它。2023 KQ14最接近太阳的距离约为71天文单位,最远约为433天文单位。相比之下,海王星距离约30天文单位。这个新天体轨道非常椭圆,但比2017 OF201更稳定,表明没有大行星——包括假设的第九行星——显著影响其路径。如果第九行星存在,它必须距离太阳超过500天文单位。
对第九行星理论更不利的是,这是发现的第四颗塞德娜型天体,另外三颗的轨道也很稳定,暗示任何大行星都必须非常遥远。尽管如此,仍然有可能存在一颗大行星,影响着柯伊伯带的轨道。但要找到它是个挑战:根据NASA新视野号探测器的估计,航天器需要飞行118年才能到达足够远的地方。
因此,随着观测能力的提高,我们将不得不继续依靠地面和太空望远镜来发现新的小行星和遥远天体。关注这个(非常广阔的)空间——某物最终可能会出现。或者不会。敬请期待。