一些天文學(xué)家假設(shè)太陽系最遠(yuǎn)處的一些天體奇怪軌道是由一顆未知的第九大行星造成，但實(shí)際上可以用海王星以外圍繞太陽運(yùn)行的小天體引力合力來解釋。劍橋大學(xué)(University of Cambridge)和貝魯特美國大學(xué)(American University of Beirut)研究人員對所謂的“第九大行星”假說提出了另一種解釋，他們提出一個(gè)由小冰體構(gòu)成的圓盤，其總質(zhì)量是地球的10倍。當(dāng)與太陽系的簡化模型相結(jié)合時(shí)，所假設(shè)的圓盤引力可以解釋太陽系外圍某些物體所呈現(xiàn)不同尋常的軌道結(jié)構(gòu)。雖然這個(gè)新理論不是第一個(gè)提出由小天體構(gòu)成大質(zhì)量圓盤的引力可以避免第九行星存在的理論
博科園-科學(xué)科普：但它是第一個(gè)能夠解釋觀測軌道的顯著特征，同時(shí)又能解釋太陽系其他八行星質(zhì)量和引力的理論，其研究結(jié)果發(fā)表在《天文學(xué)》上。在海王星軌道之外是柯伊伯帶，它是由太陽系形成過程中遺留下來的小天體組成。海王星和其他巨行星引力作用影響著柯伊伯帶內(nèi)外的天體
這些天體統(tǒng)稱為外海王星天體(TNOs)，它們幾乎從各個(gè)方向以近乎圓形的路徑環(huán)繞著太陽。然而，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些神秘的異常值。自2003年以來，約有30個(gè)外海王星天體(TNOs)在高度橢圓軌道上被發(fā)現(xiàn)：它們通過共享平均相同的空間方向而從其他外海王星天體(TNOs)中脫穎而出。
柯伊伯帶的冰核，圖片：ESO/M. Kornmesser
這種群聚現(xiàn)象無法用我們現(xiàn)有八行星的太陽系結(jié)構(gòu)來解釋，因此一些天文學(xué)家提出假設(shè)，認(rèn)為不尋常的軌道可能受到尚不為人知的第九大行星存在的影響?！靶行蔷拧奔僬f認(rèn)為，要解釋這些外海王星天體(TNOs)不尋常的軌道，就必須有另一顆行星，據(jù)信質(zhì)量大約是地球的10倍，潛伏在太陽系遙遠(yuǎn)的角落，通過其引力和太陽系其他部分引力的共同作用，“引導(dǎo)”外海王星天體(TNOs)朝同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。合著者、劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系博士生安特拉尼克·塞菲利安(Antranik Sefilian)說：第九大行星假說很吸引人，但如果第九大行星存在，迄今為止它還沒有被發(fā)現(xiàn)。我們想知道是否有另一種不那么引人注目
也許更自然的原因?qū)е铝颂煳膶W(xué)家在一些外海王星天體(TNOs)上看到的不尋常軌道。想與其考慮第九顆行星，然后擔(dān)心它的形成和不尋常的軌道，為什么不簡單地解釋構(gòu)成海王星軌道外圓盤的小天體引力，看看有什么作用？貝魯特美國大學(xué)Jihad Touma教授和學(xué)生Sefilian對外海王星天體(TNOs)的空間動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了建模，模擬了巨大外行星和海王星外一個(gè)巨大擴(kuò)展圓盤的共同作用。這兩位科學(xué)家的計(jì)算是在貝魯特美國大學(xué)(American University of Beirut)的一次研討會(huì)上得出。他們發(fā)現(xiàn)，這樣的模型可以解釋一些外海王星天體(TNOs)令人困惑的空間聚集軌道。在這個(gè)過程中，能夠確定圓盤質(zhì)量的范圍，它的“圓度”(或偏心)，以及強(qiáng)迫其方向(或旋進(jìn)率)的逐漸變化
這些變化忠實(shí)地再現(xiàn)了離群外海王星天體(TNOs)軌道。塞菲利安是蓋茨劍橋大學(xué)的學(xué)者，也是達(dá)爾文學(xué)院的一名成員表示：如果把第九大行星從模型中移除，允許大量小天體散布在廣闊的區(qū)域，那么這些小天體之間的共同吸引力就可以很容易地解釋在一些外海王星天體(TNOs)中看到的偏心軌道。早些時(shí)候，人們試圖估算海王星以外天體的總質(zhì)量，但加起來只有地球質(zhì)量的十分之一左右。然而，為了使外海王星天體(TNOs)能夠觀測到行星的軌道并沒有第九顆行星，由西菲蘭和圖瑪提出的模型要求，柯伊伯帶的質(zhì)量將是地球質(zhì)量的幾到十倍。
在觀察其他星系時(shí)經(jīng)常研究圍繞著恒星的圓盤，以推斷圍繞它運(yùn)行的行星的性質(zhì)。問題是當(dāng)從系統(tǒng)內(nèi)部觀察圓盤時(shí)，幾乎不可能一次看到整個(gè)東西。雖然我們沒有直接觀測到這個(gè)圓盤的證據(jù)，但也沒有第九大行星的證據(jù)，這就是為什么在研究其他可能性。然而，值得注意的是，對柯伊伯帶類似物在其他恒星周圍的觀察，以及行星形成模型，揭示了大量殘骸的殘余種群。也有可能這兩件事都是真的——可能有一個(gè)巨大的圓盤和第九行星。隨著每一個(gè)新外海王星天體(TNOs)的發(fā)現(xiàn)，收集了更多的證據(jù)，可能有助于解釋它們的行為。
博科園-科學(xué)科普｜研究/來自: 劍橋大學(xué)
參考期刊文獻(xiàn):《天文學(xué)》
Cite: arXiv:1804.06859
博科園-傳遞宇宙科學(xué)之美
