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Jan. 21 2016

科學家大發現:證據顯示太陽系中竟有第九顆行星?

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    科學家大發現:證據顯示太陽系中竟有第九顆行星?

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這個世界如果真正存在的話,就會加入其他八個同伴(或九個同伴啦,要看你覺得冥王星到底算什麼)成為第九大行星。

第九大行星也許就潛藏在太陽系外圈。畫家筆下的行星離太陽遙遠,目前認為是跟天王星與海王星一樣是氣態行星,不過大小則比這兩個冰巨行星還小。 COURTESY OF CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

 

有一顆比地球還要大的行星也許就藏在太陽系又冷又黑暗的深處。這顆比冥王星還要遙遠許多的行星,之所以會現身就是因為許多冰凍世界奇異的運行軌道洩漏了天大的機密。

 

就如1月20日在《天文期刊》(Astronomical Journal)中所述,這些遠方廣布的世界——極端柯伊伯帶天體中奇異的軌道裡,多年來讓科學家感到困惑。直到發現了其中的引力證據才證實隱匿行星就是造成怪異圈形軌道的主因。

 

它誘人的證據指出,儘管科學家尚未確切探測出這個世界所在位置,還是可推測也許有第九顆行星就隱匿在我們所在的太陽系當中。

 

美國加州大學聖塔克魯茲分校的葛雷格.勞夫林(Greg Laughlin)就說:「如果太陽系中要加入另一顆行星,我認為就是它了!如果真有其星的話,那就太令人驚奇了。那就一起來祈求吧。因為有這樣的發現真的很棒。」

 

發現行星的團隊經過計算發現,如果行星真在那裡,那質量就大約會是地球的10倍,也就是說會是地球大約3倍大。等於是形同一個超級地球或是個迷你海王星——它可說是一種星系裡組合速度特快的行星,但一直以來卻顯然地沒有被含括在我們認知中的家園裡。

 

而且它真的很遙遠。模擬實驗就指出,此行星離太陽最近的時候大概就是比地球與太陽的距離遠上200-300倍。那它離太陽最遠的那一點呢?那就真的遠到不行了,比地球還要遠600-1200倍。

 

美國加州理工學院偵探行星團隊中的康斯坦丁.貝特金(Konstantin Batygin)說:「這個東西位於一個極冷、極長的軌道上,大概要花上2萬年才能繞太陽公轉一圈。」

 

預測第九行星

貝特金與他在加州理工學院的同事麥克.布朗(Mike Brown)一開始其實並沒有找尋新行星的打算——這一切都是一場意外。2014年,有一不同的團隊找到了一個叫做2012VP113的物體。口語上直接稱作「拜登(Biden)」,這新世界的軌道離奇難以解釋,而且還跟比冥王星還要遠上許多的賽德娜(Sedna)軌道有相似之處。

 

賽德娜與拜登繞著太陽的路線十分歪斜,這就讓科學家得以合理懷疑有遠處物體與其他遠處世界的引力形塑了它們的路線,以致軌道形狀奇特怪異。
 

質量上比地球大10倍的第九行星(非正式名稱上被科學家命名為「喬治George」、「約沙法Jehoshaphat」與「人猿行星Planet of the Apes」)解釋了太陽系中6個遙遠物體行徑路線如此怪異之因(紅紫色)。 COURTESY OF CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

 

布朗與貝特金仔細觀察了這6個世界,認定它們的軌道路線都亂成一團的模樣不可能純屬巧合。(貝特金說:
「那樣的巧合可能性只有0.007%。」)之後,他們就模擬了太陽系外部,試圖要再造出觀察到的規律。

 

不久後,貝特金與布朗就摒除了柯伊伯帶內部的引力作用為軌道路線混亂之因,意思就是說,他們要找尋的是一個單一的宇宙雕塑家。

 

他們在混亂衝突的太陽系中加入了第九行星這個元素,並微調了它的軌道路線與質量。結果,一顆比地球大10倍的行星配上蛋形軌道路線就輕易解釋了賽德娜、拜登與其他極端柯伊伯帶世界像謎一般的軌道路線。

 

這也解釋了一整團繞著太陽系平盤垂直公轉的世界到底是怎麼一回事。貝特金說:「我們在那一刻就稍微收下了開玩笑的心態,不再譏笑自己計算出的結論。」

 

他與布朗懷疑這個行星形成之初離太陽距離小,也在太陽系還很年輕的時候就被推送到外圈去了。他說當時,太陽還潛藏於最原始的恆星雲團之中,周圍的星星當初應該是要扮演柵欄的角色,去攔住逃離太陽引力飛出去的行星。這故事聽起來很吸引人,但並不是每個人都相信這套說法。

 

美國西南研究院(Southwest Research Institute)的哈爾.利維森(Hal Levison)說:「我對於太陽系中有新發現的行星這樣的說法往往抱持懷疑態度。我在職涯中看過了太多這樣的假設,而且所有的推論最後都是錯的。」

 

找尋第九行星
 
如果這第九行星真的存在的話,它實在太遠也太暗了,也難怪之前我們從不曾偵測到這個世界的存在。勞夫林說:「這個物體會模糊不清。而且是超級模糊。」經過計算,勞夫林認為冥王星亮度有可能比新行星還要高1萬倍。

 

在如此遙遠的距離下,就算相對大的行星用機器也偵測不到熱成像,基本上也反射不了多少陽光。因此,天文學家在找尋行星時不僅要使用強大的望遠鏡,他們也得先知道從何處找起才行。也就是說,找尋第九行星的難度就相當於在密集無隙的星海中找尋單一移動的光點。

 

科學家表示,第九行星不僅解釋了極端柯伊伯帶天體(紫色)的軌道,還解開了5個軌道與太陽系平盤垂直的天體(藍色)背後的謎。 COURTESY OF CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

 

當初發現拜登的天文學家查德.楚吉歐(Chad Trujillo)說:「我們並不知道它的確切位置,不然大家明天早就一齊把望遠鏡指向同一位置,一看就看得到了。但天空真的非常廣闊而這個物體也許又非常黯淡,明暗程度也要看位置上到底有多遠。」

 

但這並不代表科學家會就此放棄嘗試機會。就如其他野心勃勃的天文台工作人員,夏威夷的昴宿望遠鏡(Subaru telescope)已經收下戰帖準備挑戰了,而貝特金與布朗當然也已經踏上了尋覓之路。楚吉歐說他與同事計劃要於下個月沿著預測的軌道路線開始探索。

 

原始X行星

 

這並不是科學家首度指出有巨型、遠處行星存在的可能性。的確,相關的預測已在超過一世紀以前就有了,只不過都沒有任何一個的結論是對的。

 

歷史上大概最有名的一次是堅稱有X行星存在的天文學家帕西瓦爾.羅威爾(Percival Lowell)。當時他就為此假設行星命名並等著要在海王星軌道之外找到X行星的蹤跡。羅威爾堅定的信念就開啟了日後好幾十年的接棒傳承賽,為的就是要找到X行星。而就是在這段過程中,天文學家才會在1930年找到冥王星。

 

但由於冥王星太小了,它不足以解釋羅威爾相信的假設──天王星與海王星軌道異常;冥王星被認定為X行星的假設最後都被列為計算上的錯誤,而非第九大行星引力拉扯的有力證據。之後的86年間,許多的推論在公布後都被推翻,最後都失敗了。
 

也許這一次這個新發現並不會一下就被推翻!

 

尼斯天文台(Observatoire de la Cote d’ Azur)的天文學家亞麗山卓.莫比戴利(Alessandro Morbidelli)說:「我認為貝特金與布朗的研究報告是第一個提出了新行星存在並形塑出它軌道模樣極具說服性的論點。其中的內容真的論證明確啊。」

 

撰文:Nadia Drake, National Geographic

編譯:鄭惟心

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