這顆新發現的的奇怪冰質天體寬度和美國麻州差不多,可能是太陽系外側遙遠處的某群天體中被我們所發現的第一顆。

藝術家筆下的X行星想像圖。雖然目前我們還沒發現X行星,但它可能會影響遙遠的小型天體軌道──就像是最近剛發現的2015 TG387。ILLUSTRATION BY CARNEGIE INSTITUTION FOR SCIENCE, DTM, ROBERTO MOLAR CANDANOSA/SCOTT SHEPPARD

太陽系的大家族最近又多了一個遙遠的新成員:冰凍的小型天體2015 TG387,它每隔4萬年才會繞太陽一圈,離太陽最遠的時候,甚至比所有已知的太陽系天體都還要遠(除了部分彗星以外)。2015 TG387上一次接近太陽的時候,長毛象(mammoth)和洞熊(cave bear)正在歐亞大草原上悠遊漫步,現代人類還在用石頭打造工具呢!

2015 TG387可能呈現圓球形,直徑和美國的麻州(Massachusetts)差不多,天文學家給這個天體的暱稱是「小妖精」(Goblin);它和太陽系其他幾個遙遠天體的軌道,似乎暗示著在太陽系遙遠的邊陲地帶,有一顆「X行星」(Planet X)存在。

「我們每發現一個像2015 TG387這樣孤立隔絕的小天體,都讓我們離發現X行星的那天更為接近。」美國卡內基科學研究所(Carnegie Institution for Science)的史考特.薛浦德(Scott Sheppard)如此表示,國際天文聯合會(International Astronomical Union)的小行星中心(Minor Planet Center)在10月2日的通告中發布了他的研究結果。

「但其實這也說不準,如果我們發現更多這類的天體,或許會發現這顆行星根本就不存在。」

有點可疑

正如其名,2015 TG387最初是在2015年引起了天文學家的注意。這麼多年來,薛浦德和他的同事一直利用地球上最敏銳的望遠鏡,凝望太陽系外側的邊陲地帶,在天空中搜尋仍受到太陽重力牽引的遙遠天體。

進行這樣的巡天工作需要大量的時間和耐心,因為只是看到一顆小小的亮點,並沒有辦法告訴我們太多事情。而是得在茫茫星海中,細心地追蹤像2015 TG387這類天體緩緩移動的痕跡。

「我們花了三年的時間觀測,才能將這顆天體的軌道計算到一個我們還算滿意的程度,」薛浦德說,「我們還發現了幾個和2015 TG387距離差不多遙遠的天體,不過,還需要再花一兩年的時間,來計算它們的軌道,看看它們是否真的值得關注。」

2015 TG387現在正在北方天空的雙魚座(Pisces)附近,距離地球約80個天文單位(AU),也就是到太陽的距離比地球遠了80倍,或者說是冥王星的兩倍遠。這顆小雪球正在往太陽系的內側移動,不過即使它到達離太陽最近的地方,仍然有65個天文單位,最遠的時候甚至達2300個天文單位。

雖然目前這顆小天體與地球的距離,是位在軌道中相對來說比較近的地方,但我們還是無法在夜空中親眼目睹它的蹤跡。因為2015 TG387的亮度是24等,和冥王星的一顆小衛星差不多亮。而如果沒有相當尺寸的業餘望遠鏡和經常的練習,你甚至連冥王星都看不到。薛浦德估計這個天體的直徑約為290公里,不過這個估算和它的表面反射率有關。

行星碎屑

2015 TG387這個遙遠的天體之所以讓天文學家興奮不已,是因為我們近年來,還發現了好幾顆一樣非常遙遠的天體,也都以誇張的橢圓形軌道圍繞太陽公轉,它們與太陽的距離從來不會比海王星還近。這其中包括2003年發現的塞德娜(Sedna),和2012年發現、暱稱拜登(Biden)的2012 VP113。

從這張插圖中,我們可以看到新發現的2015 TG387(暱稱小妖精)和太陽系其它天體公轉軌道的比較。ILLUSTRATION BY CARNEGIE INSTITUTION FOR SCIENCE, DTM, ROBERTO MOLAR CANDANOSA/SCOTT SHEPPARD

2015 TG387的公轉軌道,與其他幾個天體的軌道有某些程度的相似之處,這顯示在太陽系外側的無盡漆黑之中,可能藏匿著一顆有好幾倍地球質量的大行星。

「這顯示有個什麼東西,把這些天體都推進了相似類型的公轉軌道。因此,我們才認為有一顆巨大的X行星在那,」薛浦德表示,「這顆大小介於超級地球到海王星之間的行星,把這些天體趕進了這種軌道,所以它們才會這麼穩定。」

薛浦德和他的同事正在搜尋這顆行星,他表示2015 TG387或多或少幫助他們縮小了搜尋範圍。截至目前為止,他推測X行星的位置與2015 TG387的軌道相對,而形成重力共振,清掃並維持住這些既怪異又扁長的軌道。

但還有另一種可能性,那就是天文學家其實只看到了太陽系外側天體的一小部分,而這一小群天體的軌道剛好與賽德娜的軌道類似。其實另外還有部分太陽系外側天體的軌道,並不支持有X行星的存在。

像是英國貝爾法斯特女王大學(Queen’s University Belfast)的天文學家蜜雪兒.班尼斯特(Michele Bannister),就不相信有顆神秘的大型行星,她認為要有更多的證據才能做出這樣的推斷。

「驗證的方法就是就是要了解各種不同類型、不同形狀軌道的多樣性,」她說,「我很期待能看到加入X行星後的更詳細模擬。」

古老遺跡

不過,班尼斯特對於這顆新發現的天體也一樣感到相當興奮,因為它可能是一大群我們很難見到的未知天體裡,第一顆被我們發現的。

她說:「每一次發現的新天體,都是眾多天體的冰山一角。我們可能是看到距離太陽最近,因此亮度最亮的一顆,或是這群天體當中比較大的一顆,所以我們才能偵測到它的存在。」

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班尼斯特認為,這些各式各樣的冰凍碎片,是理解整個太陽系周圍環境和歷史演化的關鍵。到目前為止,科學家只找到了少數類型的天體--包括距離太陽50個天文單位的、類似塞德娜這樣距離太陽約80個天文單位的,還有公轉軌道會直接進入太陽系內側的天體。

最後一種類型的天體就是彗星,科學家們認為彗星來自歐特雲(Oort Cloud)的外側邊緣,這是一大群分布在2000至20萬天文單位遠的的冰凍碎屑。2015 TG387的主要成分是冰,與彗星類似,但軌道卻與彗星完全不同。

相反地,2015 TG387可能是在歐特雲的內部邊緣形成,目前為止我們還無法深入探測這個區域。

班尼斯特認為,在這些遙遠天體眾多謎團中最重要的問題之一,就是它們究竟是如何形成的。在海王星之外的區域缺乏足夠的物質,很難形成這麼一大群天體。

另一個我們還搞不清楚的謎團,是這些天體怎麼會被推到如此遙遠的地方。天文學家提出各式各樣的理論解釋--有些人認為是微小的重力推移,逐漸擾亂了它們的軌道;有些人認為它們是彼此間互相吸引的微行星(planetesimal );還有些人認為是鄰近的恆星近距離飛掠,或甚至是沒有母恆星的流浪行星(rogue planet)。

班尼斯特說:「這群天體還是很讓人興奮,因為我們還無法對它們的起源有很完善的解釋,它們可能是在太陽系誕生之初就存在的古老微行星,卻因為某種我們還不知道的機制而位於此處。」

 

撰文:Nadia Drake

編譯:林宇威

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