早些时候，因想要将冥王星从行星之列除名而出名的迈克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金组成的团队宣布了一个惊人的消息：他们发现了冥王星轨道之外存在第九颗行星的证据。不像宣称发现其他远远超出已知世界轨道的大星球（X行星，复仇女神，一个巨大的冥王星等等）时，这不仅仅是基于推测：这一次，有一些令人信服的证据。正如迈克·布朗自己所说，“如果你说，‘我有关于X行星的证据’ ，几乎所有的天文学家都会说，‘这又是什么？这家伙明显疯了。’我也会这样说。但为什么这一次不同呢？是因为我们是对的。”但他们真的是对的吗，还是只是更耸人听闻的疯狂言论？

艺术家对冥王星轨道之外可能存在的第九颗行星——一个巨大的世界——的再现。图片来源：加州理工学院/罗伯特·赫特。

你可能认为发现一颗新行星的最好方法就是把你的望远镜指向任何你认为其可能存在的地方——或许是整个天空——然后把任何看起来距离很近的东西归类。毕竟，天文学史上最著名的两个天体——1781年由威廉·赫歇尔发现的天王星和1930年发现的冥王星，就是通过这种方式被发现的。虽然大多数人都不知道它们，但这种方式与19世纪初首次发现小行星，以及从20世纪90年代开始发现冥王星（及其卫星）以外的柯伊伯带天体是一样的。

图片来源：洛厄尔天文台档案，克莱德·汤博1930年鉴定冥王星的原始图片。

之所以说这是一个很好的方法，是因为这个方法很直接：你可以直接将它成像。此外，通过追它在多幅图像上的运动，你可以将它与远处的物体区分开来；太阳系里的某些物体与天空中的所有其他物体（恒星、星系、星云等）之间的距离足够近，移动速度也足够快，以至于很容易从其他物体中分辨出来。但你越往远处看，就越难想象出这样一个物体：发出的亮度随着距离平方的增加而降低；太阳光既要照到该行星，又要将光反射至地球；即使像海王星（将近地球质量的20倍）这样巨大的世界，并不比地球大多少（直径甚至还不到地球的4倍），使得发现它们特别困难。这就是为什么有另一种方法是如此重要：间接法，实际上我们可以通过看到的物体所受的引力影响而寻找到它。

图片来源：R.I.T的迈克尔·里士满，海王星是蓝色的，天王星是绿色的，木星和土星分别是青色和橙色的。

在发现第七颗行星天王星后，天文学家开始注意到它的一些奇怪之处。相较于牛顿定律在物体距离上预测的轨道速度，它被观测到刚开始移动的比预测速度快很多（左图），然后处于预测速度（中图），然后又比预测速度慢（右图）。虽然有些人认为牛顿定律应该被质疑，但一些天文学家和数学家指出，可以通过另一个尚未被发现的外界大质量世界对天王星提供额外的引力“牵引”来解释这种奇特的运动。勒威耶于1846年预测了这颗行星的位置，并在距其预测位置不到一度的地方发现了海王星。

利用类似的技术，布朗和巴蒂金一直在观察大量长周期、运动方向偏向太阳系中心的柯伊伯带天体——太阳系中迄今为止发现的绕行轨道最远的天体，比如塞德娜，并且发现了关于它们运动的一些非常奇特的东西。

图片来源：天文学家K.巴蒂金和M.E. 布朗。J.151，22（2016）。这是他们论文中的图二；包括标题。

你是否注意到所有的“灰色”点（靠近柯伊伯带的物体）到处都存在？这意味着它们的轨道似乎不是来自天空中任何特定的地方或来源。但是你又是否注意到了这些更遥远的——上图中的“红色”——它们是如何在黄道经度的狭窄范围内出现的呢？这不太可能是偶然的：如果你有六个随机的物体，发现它们都是这样排列的，那么让它们如此紧密地聚集在一起的几率只有1/140左右。

虽然从图中看不是很明显，但是它们同时还聚集在黄道纬度上，这意味着它们的角度与太阳系中行星的平面非常相似。这种情况的概率也很小，大约是1%。结合上述，这六个对象现有属性偶然发生这些情况的概率只有0.007%或3.8σ。所以现在的问题是什么？为什么这些物体聚集在一起？布朗和巴蒂金认为，很有可能是什么东西使这些天体具有类似的性质：一颗质量是地球质量数倍的巨大行星——也许接近海王星的质量——位于距冥王星轨道数百倍的地日距离之外。

图片来源：天文学家K.巴蒂金和M.E. 布朗。J.151，22（2016），E.西格尔修改/补充。

然而，我们有很多理由去质疑这是否是对宇宙万物最好的阐释。如果是发现太阳系“真正”第九大行星的人把冥王星从行星之列除名，那这将会是一件非常有趣（且充满讽刺）的事情。如果太阳系中真的有一个迄今为止高度倾斜，高度偏向太阳系中心的行星轨道，会导致很多后果。它们包括：

柯伊伯带一群相对排列的天体周期将会变长：与我们已发现的6个天体的黄道纬度和京都相反。

柯伊伯带中大量的天体将会倾斜，其运行轨道会变成中-长周期与反方向运动。

一个附加但尚未发现的机制，以保持天体的半长轴范围集中在150-250A.U.，或是一群与塞德娜相似的物体，它们的半长轴甚至更大。

第一类天体还未发现；第二类天体已发现多年了（现在已经有四颗了，这是真的），第三类没有所属的类别，也没有这一类的天体。

WISE望远镜发现的一颗附近的恒星。WISE（广域红外探测器）望远镜是一种中波长红外探测器，覆盖了整个天空。图片来源：

DSS/NASA/加州理工学院-喷气推进实验室。

然而，这或许并不是一个消极的想法。我们正试图预测尚未发现的事物，迈克·布朗道。这是你为建立一个良好的理论基础而做的工作！我么也可以预测已发现的事物，但并不令人深刻。

此外，即使这颗恒星的大小是地球和太阳间距离的数百倍，也不会反射阳光，而是会在红外辐射中散发热量。美国宇航局在本世纪初发射有一颗卫星：广域红外探测器（WISE），用红外辐射测量了整个天空，虽然它在我们的太阳系中发现了数千个天体，但没有一个表明冥王星轨道外存在一个巨大的行星。从事实上来说，若存在像土星一样大的物体（或者和木星一样大的），它的距离是地球到太阳局距离的几千倍。而从理论上来说，像海王星（或更小的）这样的天体可能存在。这个模型的预测在WISE能够探测到的最长波长范围内是正确的。（海王星本身实际在WISE数据中常常被忽略）。如果幸运的话，使用同一颗卫星（近体天地广角红外探测器（NEOWISE）的后续任务就有可能找到这样一个行星世界。

模拟遥远行星 (M = 10 M⊕, a = 700 AU, and e = 0.6)对库伯带天体的影响；库伯带天体的近日点位置，存在着一个距离250AU（日地平均距离）的星团围绕该行星的近日点做约180°的运动进行干扰。更透明的点不易被观察到。（2016，巴特金&布朗）

令人惊奇的是，这些外太阳系的小星球竟排列得如此特别。更令人惊讶的，如果一个比地球更大的行星（意指真正的第九大行星）被探测到，这一切都可以说得通。但是，在这种情况下，没有令人信服的证据来证明另外两类天体能够存在，而且这些天体，即第九大行星的理论成因也还没有被发现，这是一个很大的缺陷。“我们对太阳系的了解没有一处是完整的，”迈克·布朗继续补充道。“我们将继续发现更多（像塞德娜一样的天体）。我们的预测是，它们将排好队等待我们发现。”

这是一种给人无限遐想的可能，不像之前“第九行星”的新闻，这次确实有一些好的证据，但是否足以令人信服？答案是否定的。但如果像凯克和斯巴鲁这样的望远镜、NEOWISE这样的任务或者未来的地空项目顺利的话，那么我们就能够发现真正的第九大行星。在此之前，请保持质疑态度，因为到目前为止，对于我们所看到的一切，很可能会有一个更为通俗易懂的解释，而且或许会有更多的证据为我们指明方向。

作者: Ethan Siegel

FY: Brandon

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处