美国加州理工学院的学者发现,外太阳系可能存在着一个轨道狭长奇特的巨行星。学者们称其为“行星九号”,它的质量大约是地球的10倍,轨道半径平均值超过海王星的20倍(海王星轨道半径的平均值大约是28亿英里)。这个行星每1万至2万年才能完成一次公转。
Konstantin Batygin和Mike Brown两位学者,通过数学模型演算获得了这颗行星存在的证据,但尚未直接观察到它。
根据Brown的推断,这颗行星的质量是冥王星的5000倍,它的体积相当大,因此毫无疑问是一颗行星。和身形较小的矮行星不同,“行星九号”的引力统治着它周围的一切。实际上,它的所辖范围比其它一切已知行星都要大。
“起初对于这颗行星是否存在的构想是颇具推测性的,但随着对其轨道和外太阳系天体间关系的进一步调研,我们越来越能肯定它的存在。”行星科学助理教授Batygin这样说。
Batygin和Brown在《天文学期刊》上撰文阐述了这颗行星和海王星轨道外的冰雪地带——柯伊伯带身上诸多谜团间的联系。
2014年,Brown的博士后Chad Trujillo和另一位同事Scott Sheppard发表了一篇论文,指出柯伊伯带内13个最为遥远的天体似乎共同遵遁着一个不怎么显著的特点。为了解释这种相似性,他们认为那里可能存在着一个小型行星。Brown并不认可这个观点,但却被这一想法激起了兴趣。
他带着疑问来找Batygin,两个人用了一年半的时间,合作调查了这些遥远的天体。不久后,两位学者就意识到,Trujillo和Sheppard提到的那些最为遥远的柯伊伯带天体中,有6个天体的椭圆型轨道指向了空间的相同一侧。这是一个非常令人吃惊的发现,因为它们椭圆形轨道的外侧顶点会围绕太阳系移动,且速度是各不相同的。
“也就是说它们就像时钟上的六根针,在以不同的速度运行。但是每当我们抬头观看,都保持着相同的布局。”Brown说。产生这种布局的概率大约是百分之一。但是这六个天体的轨道面,都与已知8大行星的轨道面在同一方向上呈大约30度的夹角。发生这种情况的概率只有大约0.007%。“从根本上说,这种布局不可能是随机的,”Brown说。“因此我们认定有什么因素,迫使它们维持着这样的轨道布局。”
第一种可能性是,遥远的柯伊伯带天体足够多——一部分尚未发现——在它们引力的共同作用下,这些天体的轨道维持着这样的布局。但这种可能性很快就被排除,因为如果这种假设为真,那么柯伊伯带的总质量必须是当前已知质量的大约100倍。
剩下的就是行星的可能了。他们先是凭直觉运行了一个计算机模拟,模拟在6倍于柯伊伯带轨道半径处是否存在行星,这颗行星的引力可以像套索一样,把这些前面那些天体的轨道布局成现在这个样子。Batygin说,这种方法几乎可行,但是不能与观测所得的偏心率精确相符。“差不多行得通了,”他是这么说的。
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