在掠過海王星的冰冷天體中發現行星9的證據 _行星

藝術家對第九行星的插圖，一些科學家認為這個假想的世界潛伏在遙遠的外太陽系中。（圖片來源：R.Hurt（IPAC）/加州理工學院）
據美國太空網（Keith Cooper）：更多的證據表明，一顆假想的額外行星潛伏在我們太陽系最遙遠的區域，這些線索與冰體有關，這些冰體穿過海王星軌道，繞太陽運行漫長的環形路徑。
2016年，加州理工學院的康斯坦丁·巴蒂金和邁克爾·布朗首次提出了行星九的假設，后者也在2005年發現了矮行星厄里斯。他們最初的證據主要集中在跨海王星天體（TNO）的聚集上，這些天體的大部分軌道都比海王星離太陽更遠。更具體地說，兩人放大了傾斜度很高的TNO，這意味著這些物體以與黃道平面成陡峭角度繞太陽運行。
因為太陽系的內容物是由圍繞太陽的圓盤形成的，我們預計圍繞太陽運行的所有物體的軌道都會相對靠近圓盤的平面。然而，有些人沒有——研究小組推斷這是行星九的引力可能將物體從黃道帶中拉出，并將它們聚集在高度傾斜的軌道上的證據，這些軌道共享相似的“頂面”（繞太陽軌道上最近和最遠的點），并且以類似的傾斜方向遠離黃道。
然而，一些天文學家仍然持懷疑態度，認為巴蒂金和布朗所看到的集群只是觀測偏差引起的幻覺。加州理工學院的兩人對此表示異議，實際上現在已經發表了一篇論文，特別關注對低傾斜TNO的觀測，這些TNO沒有聚集，但仍然有其特殊性。
這些冰冷的TNO很奇怪，因為它們一生中的大部分時間離太陽的距離是地球的數百倍，但它們的軌道太長了，它們俯沖下來，離太陽的時間比海王星短，海王星距離太陽的距離只有地球的30倍。巴蒂金告訴Space.com：“通過這項工作，我們觀察了具有長周期軌道但也與海王星強烈相互作用的物體，特別是那些穿過海王星軌道的物體。” 。
需要明確的是，這并不包括所有穿過海王星軌道的物體。冥王星就是一個很好的反例。與冥王星一樣，大多數TNO的軌道沒有團隊新研究中所包含的軌道那么長。相反，大多數TNO的軌跡使它們在很長一段時間內與海王星保持足夠近的距離，從而可以受到這顆冰巨星的引力控制。
然而，該團隊只關注那些距離海王星引力潮汐數百天文單位的TNO，當然，如果它真的存在，第九行星可以對它們施加影響。因為這些被研究的物體來自靠近黃道平面的所有方向，沒有表現出任何聚集行為，所以先前關于高傾斜、聚集TNO的證據中提出的同樣的偏見主張是不成立的。
所研究的TNO，以及任何路徑相似的TNO都不會在軌道上花費太多時間；在數百萬年的過程中，天藍色的冰巨星海王星的引力不可避免地將它們趕走，將它們散射得很遠很遠，有時甚至完全脫離太陽系。這意味著，無論是什么將TNO送入海王星交叉軌道，都是持續不斷的。必須有一個持續的過程來保持TNO供應的補充。這意味著罪魁禍首不可能是遙遠的過去發生的事情，比如一顆恒星從特別近的地方經過。它必須是仍然存在的東西。
有兩種情況可以定期將TNO放置在穿過海王星路徑的長環形軌道上。一種情況是銀河系潮汐，這是銀河系在我們周圍作用于奧爾特云內物體的引力潮汐力，奧爾特云位于海王星之外。由于這些天體與宿主恒星的距離，它們只能松散地感受到太陽的引力，但銀河系潮汐可以引導它們更接近海王星。

大約海王星質量的行星九的存在可以解釋為什么為數不多的已知極端跨海王星天體似乎在太空中聚集在一起。該圖是使用全球望遠鏡創建的。（圖片來源：加州理工學院/R.赫特（IPAC））
另一種情況——也許是更有趣的情況——是行星九的引力對這些奧爾特云天體的擾動足以使它們隨著時間的推移越來越靠近海王星。
巴蒂金和他的團隊——法國尼斯蔚藍海岸天文臺的Michael Brown、Alessandro Morbidelli和科羅拉多州博爾德西南研究所的David Nesvorny——使用真實的低傾角海王星穿越TNO的觀測數據進行了兩組模擬，以了解哪種情況更準確。
一個模擬涉及一顆質量是地球五倍的行星對TNO的影響（他們對第九行星使用的模擬特性來源于最能解釋先前證據的特性，如高傾角TNO的聚集），而另一個模擬則根本沒有第九行星，只模擬了銀河系潮汐。哪一個最擅長讓TNO經過海王星？
模擬表明，只有第九行星確實在那里彈弓射擊，低傾角TNO才能定期穿透海王星的軌道。就其本身而言，銀河系潮汐的旋渦被計算為太弱，無法使TNO通過海王星。因此，在銀河系潮汐模擬中，TNO到達距離太陽一定距離的范圍內，而不是更近——但在行星九的場景中，TNOs分布在一系列海王星交叉軌道上，這與我們在現實中看到的相匹配。
巴蒂金說：“我們表明，你可以拒絕這種情況，因為銀河系潮汐具有驚人的統計意義。” 。“相反，行星九號的場景與數據完全兼容。”
巴蒂金把它比作一場足球比賽，海王星是守門員。銀河系的潮汐可以將TNO射向球門，但沒有足夠的活力讓他們越過守門員。另一方面，第九行星就像一顆行星哈里·凱恩，經常巧妙地將TNO射過海王星。
巴蒂金說：“我們在數據中看到的是球門內的一堆足球。” 。
盡管如此，尋找這位足球前鋒的工作仍在繼續。

Vera C.Rubin設施在山頂上的渲染圖。（圖片來源：魯賓天文臺/NSF/AURA）
本十年晚些時候，智利的維拉·魯賓天文臺將開放，并開始用其8.4米的望遠鏡鏡進行夜間全天空調查。它將能夠測試迄今為止可用的行星九的證據——軌道的聚類、軌道平面的排列、陡峭的軌道傾角，以及逆行（后軌道）半人馬的普遍性。這些是指來自奧爾特云的冰體，目前在太陽系外行星之間運行。如果其中任何一個是由觀測偏差引起的幻覺，那么維拉·魯賓的觀測將揭示它們的真實性。盡管相反，它可能會加強證據，并發現更多的TNO表現出與第九行星相同的潛在影響。
巴蒂金說：“它將通過一項獨立的新調查來測試所有這些證據的引力線，該調查不受與之前調查相同的偏見的影響。” 。
甚至有可能維拉魯賓天文臺會一直走下去，真正找到這只大玉米粉蒸肉。
巴蒂金說：“憑借它的效率，也許——只是也許——它會找到第九行星。” 。“那太酷了。”
新的研究結果已被《天體物理雜志快報》接受發表，目前已作為預印本提供。