科学家几乎确定太阳系还存在第九行星,为什么现在还没有找到?

subtitle 胖福的小木屋 10-08 13:28 跟贴 1731 条

自从2006年国际天文联合会(IAU)正式定义行星概念,将冥王星排出行星范围,将其划为矮行星(类冥天体)。科学家就想在太阳系找到第九行星。

很多人对于太阳系的结构很模糊,太阳系可以分为三层,一部分是内太阳系,主要包含行星和小行星;另一部分是外太阳系,有些天体就在海王星轨道以外绕太阳公园,它们构成了柯伊伯带,其他一些天体距离太阳更远,轨道平面也更为倾斜,它们构成了所谓的离散盘。而在离散盘以外,还存在一大群小天体,构成了奥尔特云,最远可以延伸到大约10万亿公里以外,有将近1光年之遥!

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1988年邓肯(M.Duncan)证明,柯伊伯带是短周期彗星的主要源,而奥尔特云则是长周期彗星的主要源,冥王星就是人类发现的第一颗柯伊伯带天体。

为什么说科学家几乎确定太阳系存在第九行星呢?这就和科学家发现的塞德娜以及2015 TG387两颗天体有关了。

2003年11月14日,位于圣地亚哥东北部帕洛马山天文台的塞缪尔·奥斯钦望远镜(Samuel Oschin telescope)首次观测到塞德娜,当时帕洛马山天文台正在搜寻黄道离散天体。在冥王星被列为矮行星之后,科学家以为塞德娜会代替冥王星的位置。然而赫歇尔空间天文台在2012年的观测结果显示赛德娜的直径为995±80千米,比冥卫一还要小。

科学家在观测赛德娜处在一个难以解释的神秘的偏心轨道中。这表明似乎有大天体扰乱了他们的轨道,而最好的解释就是在离柯伊伯带足够近的地方存在一颗大行星,它可以通过重力吸引影响柯伊伯带中的天体,但它距离内太阳系足够遥远,不会影响近日行星。

后来科学家通过计算机模拟,假设赛德娜确实受到了这样一颗行星的引力影响,在这个基础上计算出了这颗所谓的“第九行星”可能所处的轨道,甚至预言了这颗超级地球在天空中可能所处的方位。

后来,科学家根据模拟的轨道,在利用超大望远镜巡视天空搜寻太阳系极遥远天体时,发现了2015 TG387,这是一颗属于内奥尔特云的天体,TG387距离我们120亿公里,相当于地球到太阳距离的80倍,也相当于海王星到太阳距离的大约2.5倍!

G387的轨道要比地球的公转轨道长出2000多倍。最远的时候,这个天体可以运行到距离太阳3500亿公里以外,最近的时候,它也不会靠近到太阳100亿公里以内,差不多是海王星到太阳距离的2倍以上。这意味着,它的轨道非常椭长,它需要4万年才会绕太阳一圈,2015 TG387上一次接近太阳的时候,长毛象(mammoth)和洞熊(cave bear)正在欧亚大草原上悠游漫步。

TG387的发现、轨道朝向都验证了关于“第九行星”的假设。

2003年发现的塞德娜(Sedna),和2012年发现的2012 VP113,再加上2015 TG387,轨道有某些程度的相似之处,这些轨道的近日点方向具有向某个特定方向聚集的倾向,这些天体距离内太阳系太阳, 根本不可能会受到8大行星的引力影响。这意味着有一颗大天体,把这些天体都推进了相似类型的公转轨道,这颗理论上可能存在的第九大行星质量大约是地球的5~20倍,拥有一个偏心率极高的轨道,在轨道最远处距离太阳可以达到地球到太阳距离的250倍以上。

一些科学家认为,2015 TG387或多或少帮助他们缩小了搜寻范围。他们推测第九行星的位置与2015 TG387的轨道相对,而形成重力共振,清扫并维持住这些既怪异又扁长的轨道。

那为什么过了这么久,人类还是没有发现第九行星呢?因为太阳系实在是太大了,目前为止我们还无法深入探测柯伊伯带和奥尔特云。

像1977年发射的旅行者1号,按照旅行者1号目前17公里/秒的速度,它还至少还要飞上520年的时间才能抵达奥尔特云。而对于速度为15.4公里/秒的旅行者2号,它将会在580年之后进入奥尔特云。如果想要从奥尔特云的一边进入再从另一边穿出,还需要3万年的时间,而旅行者1号将在2025年与地球彻底失去联系。

很多星球的发现,都是先计算,再观测,比如谷神星的发现。1776年,德国的一位数学老师戴维·提丢斯曾推算出了各大行星与太阳之间的距离比例为:0.4,0.7,1,1.6,2.8,5.2,10,19.6……(a=(n+4)/10,其中n = 0, 3, 6, 12, 24, 48...)这一规律后来被称为“提丢斯—彼得定律”。

然而研究者们发现,数字“2.8”没有与它对应的行星。难道在火星和木星之间还有一颗未被发现的天体吗?后来数学家高斯利用“最小二乘法”的运算定律算出了它的运动轨迹。在高斯的预测之下,1801年天文学家观测到了谷神星。

目前各个国家都在进行巡天项目,除了探测宇宙加速膨胀机理,还有就是寻找第九行星,对那些遥远的星系进行长时间的观测分析,搜寻那些非常缓慢移动中的天体。说不定在哪一天,随着天文学家继续搜寻,第九行星就此浮出水面。

第九行星将会让人类重新审视太阳系,对于人们理解太阳系的基本结构、太阳系的形成和演化过程,具有极为重要的科学意义,如果能发现它,它很可能会以一位希腊或罗马神祗的名字命名,与太阳系其余天体命名的方式一致,

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