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太阳系还有隐藏的行星吗?

自从冥王星在2006年被国际天文联合会降为一颗矮行星之后,九大行星就只剩了八颗。不过,这个空缺或许会很快被填补。天文学家已发现了太阳系存在第九甚至第十颗行星的证据。

从海王星的位置,即距离太阳30天文单位(日地距离为1天文单位),向外延伸至距离太阳约50天文单位的位置,是太阳系中一片广袤黑暗、神秘未知的地带,天文学上叫柯伊伯带。

柯伊伯带上藏有为数众多的矮行星,其中包括冥王星。近年来,在柯伊伯带上发现的天体与日俱增。正是因为发现了许多与冥王星差不多大,甚至比它还大的小行星,导致天文学家不得不对冥王星做降级处理,使它失去了行星的资格。

地球和其他行星在围绕太阳公转时,都大致在同一个平面上。这个平面叫黄道面。但柯伊伯带上的天体,因为距离遥远,太阳引力不占据优势,因此在它们彼此之间引力和碰撞的作用下,其公转轨道往往与黄道面形成一定的倾角。一般来说,这些天体的倾角是随机的,除非共同受到某个天体的影响。

2016年,两位美国天文学家宣布,他们发现在柯伊伯带上有6颗小行星的运行轨道异常。这6颗天体虽然以不同的速率运转,但其运行轨道却拥有相同的倾角,而自然条件下碰巧出现这一情况的概率只有0.007%。在排除其他可能性后,他们认为,造成这一现象的原因可能是一颗未知天体在背后“牵引”着它们。随后的计算表明,这颗天体质量约为冥王星的4500倍,地球的10倍,直径是地球的2~4倍。它的运动轨道是一个极扁的椭圆,倾角为30度,近日点200天文单位,远日点1200天文单位。它绕太阳一周需要1~2万个地球年。它很有可能是一颗气态巨行星,由于块头巨大,足可跻身行星行列,成为太阳系的第九大行星。

为什么这么大的一颗行星,至今未被观测到?一个重要原因是,如果不在最靠近太阳的位置,这颗行星是很难被发现的,而它的公转周期又那么长,几万年才靠近太阳一次。不过,天文学家相信,待到2021年世界上最大的光学望远镜——大麦哲伦望远镜建成,到那时这颗行星即使不在最靠近太阳的位置,或许我们也能发现它。


正当人们对此翘首以待的时候,又有两位天文学家提出:如果上述的行星九存在,那么必定还存在第十颗行星。做出这个猜测的理由跟前面的极为相似:他们发现在50天文单位附近有一群冰质小行星的轨道倾角异常。即使减去假设的行星九对它们的影响,它们的实际倾角也比理论计算偏离了大约8度。唯一的解释就是在距离太阳50天文单位附近还存在另一颗质量大约与火星相当的行星。不过,为什么也至今未被发现呢?解释是,或许它的星光被银河系中心的光芒掩盖了。

当然,行星九、行星十是否存在,最后还要以实际观测到为准,但如果发现更多位于柯伊伯带上的天体,将有助于澄清这些猜测。美国已启动了“外太阳系起源调查”项目,计划寻找和跟踪数千颗位于柯伊伯带上的天体。该项目将为天文学家关于存在行星九、行星十的猜测,提供更多的科学数据。

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