長期以來,在距離冥王星很遠的外太陽系中可能潛伏著一顆巨大的未知行星,這種可能性一直是科幻小說的主要內容。
但在過去的十年裡,天文學家越來越發現,有一個巨大的物體——通常被稱為 X 行星——實際上可能存在於那裡。還有一個新研究普林斯頓大學的一個團隊的研究大大提高了它確實存在的可能性。
證據來自較小的外太陽系天體(稱為跨海王星天體或柯伊伯帶天體(KBO))的軌道方向的明顯非隨機分佈。
天體物理學研究生、這篇預印本論文的第一作者阿米爾·西拉傑 (Amir Siraj) 表示:“這些遙遠天體軌道的不對稱性是我們認為可能存在行星的一個理由。”天體物理學雜誌。
“行星可以將軌道引導到一個有限的結構中。”
西拉吉告訴我們,先前的研究宇宙,聚焦於這些天體中最遙遠的一個,假設因為行星需要數十億年的時間才能將其軌道引導成簇狀結構,任何冒險進入太陽系太深的物體都會使其軌道受到海王星的擾動,消除X行星的任何影響。
但西拉傑表示,情況並非一定如此。他的團隊的電腦模型顯示,一些柯伊伯帶天體所在的軌道即使在數十億年的時間裡也不會被海王星破壞。他說,透過將它們納入分析中,可以將可能帶有 X 行星影響的可偵測印記的 KBO 軌道數量從先前研究中使用的 11 個增加到 51 個。
這使得他的團隊能夠進行比先前的研究更強大的統計分析,發現它們的軌道排列是隨機的可能性只有千分之一。 「這不一定是全壘打,」他說,「但它絕對暗示著一顆行星的存在」。
額外的數據也使得我們更容易了解哪種類型的行星可能產生明顯的軌道引導。 「我們對可能存在的 X 行星的質量和軌道參數進行了 300 種組合,範圍非常廣泛,」他說。
他說,與先前的研究相比,「我們發現一顆行星質量更低,軌道更接近、更橢圓,並且與太陽系已知行星的軌道更一致」——所有線索都可能對天文學家有幫助知道去哪裡尋找它。 「[它]就像一張尋寶圖,標示了最有可能在天空中發現行星的位置,」他說。
不過,他指出,它可能位於其軌道上的任何地方,這意味著天文學家仍然必須搜索 360° 的天空。
從物理角度來看,最好的猜測是它的質量是地球的 4.4 倍——這可能使它成為超級地球(像一些系外行星),或迷你海王星。不管怎樣,它可能會非常暗淡。
美國加州理工學院的行星天文學家邁克布朗(Mike Brown)長期以來一直致力於尋找 X 行星,他很高興看到這篇新論文的發表。 「當其他人重新審視數據並得出相同的[基本]答案時,這總是很好的,」他告訴我們宇宙。
他說,目前,真正尋找 X 行星的探索正處於中斷狀態,等待探索的開啟。維拉·魯賓天文台,五億美元(或更多)項目正在智利北部的山頂上建造。當它全面投入使用時,大約一年後,這台望遠鏡將使用世界上最大的相機每隔幾天勘測整個可見天空,尋找任何移動的物體。
「我非常有信心,在前 18 個月內,我們要么會找到它,要么會提供無可辯駁的證據,以至於不存在其他可能性,」布朗說。
西拉傑同意。 “它可能不會立即被發現,”他說,“但如果它存在,那麼在前一兩年的機會就很大。”