太阳系外围发现新天体，“第九行星”或许呼之欲出

艺术家想像的一颗超级地球，在数百亿公里以外的偏远地带环绕太阳运转。新发现的太阳系偏远天体暗示，这样一颗行星是有可能存在的。图中太阳周围的那一圈，代表已知最遥远行星——海王星的轨道。图片来源：Tom Ruen

　　（艾麦乐 编译）天文学家发现了又一颗极度偏远的太阳系天体。它是真的极度偏远，要花大约40000年才能环绕太阳公转一圈。更有趣的是，它的存在本身似乎指出太阳系内还有另一颗行星，就是理论上推测存在却一直未被发现的那颗第九行星。
　　新发现的天体被称为2015 TG387，是在利用超大望远镜巡视天空搜寻太阳系极遥远天体的一项巡天项目中发现的。刚被发现的时候，TG387距离我们120亿公里，相当于地球到太阳距离的80倍，也相当于海王星到太阳距离的大约2.5倍！
　　根据距离和亮度，天文学家估计它可能有300公里宽。这个估计还很粗略，如果它本身的颜色更黑，个头也可能会更大一些。不过无论如何，它都算不上太大。我们的月球，直径就是它的10倍左右。
　　TG387的轨道相当有趣，要比地球的公转轨道长出2000多倍。最远的时候，这个天体可以运行到距离太阳3500亿公里以外，最近的时候，它也不会靠近到太阳100亿公里以内，差不多是海王星到太阳距离的2倍以上。这意味着，它的轨道非常椭长。（用天文学术语来说，它的轨道椭率为0.945——椭率为0是圆，为1是抛物线，可见这条轨道相当扁长。）由于距离遥远，它看起来极为暗淡，在星空中的移动也非常缓慢，自2015年发现以来，天文学家花了3年时间跟进观测，才确定了它的轨道参数。

这两帧照片显示了2015 TG387在星空背景中的移动。图片来源：Scott Sheppard

　　顺带提一句，轨道上距离太阳最近的点称为近日点，而近日点比它更远的太阳系已知天体只有两颗：塞德娜和2012 VP113。换句话说，在太阳系我们已知的所有天体当中，TG387到太阳的最近距离是排名第3远的。
　　天文学家预期，类似的天体在太阳系里应该大量存在，大都隐藏在黑暗之中尚未被人发现。而这个天体之所以非常有趣，不只是因为它本身，更是因为它轨道的形状以及方向。
　　你可以把太阳系划分成两大块区域：一部分是内太阳系，主要包含行星和小行星；另一部分是外太阳系，主要包含海王星外的冰质岩球（或者岩质冰球）。事实上，天文学家把后者全部统称为海外天体（TNO）。
　　不过，海外天体还可以细分成很多类别。有些天体就在海王星轨道以外绕太阳公园，它们构成了柯伊伯带，冥王星就是其中之一。其他一些天体距离太阳更远，轨道平面也更为倾斜，它们构成了所谓的离散盘。而在离散盘以外，还存在一大群小天体，构成了奥尔特云，最远可以延伸到大约10万亿公里以外，有将近1光年之遥！

已知的太阳系结构大致如图所示：内太阳系包含8颗行星，和外侧的柯伊伯带几乎运行在同一平面，更外侧是离散盘和奥尔特云，天体的轨道本应该更杂乱无章才对。图片来源：geoscienceworld.org

　　离散盘和内奥尔特云中的许多天体，都有着极为椭长的轨道。有些天体可以运行到离太阳足够近（但仍然很远）的位置，使得它们能够受到木星、土星等巨行星引力的强烈影响；其他一些天体则始终徘徊在足够遥远的地方，只会受到行星引力的轻度影响；还有一些天体位置更远，对那些行星的引力可以说是不屑一顾的。
　　新发现的2015 TG387是内奥尔特云的成员，属于上面所说的最后一类。它永远不会靠近内太阳系，也不会受到内侧那些行星引力的显著影响。
　　而这正是事情变得古怪的地方。所有的行星和小行星（还有柯伊伯带天体），大致都在同一个平面上绕太阳公转。换句话说，那些天体的轨道几乎可以摊平在同一张纸上。但是，如果你进一步远离太阳，进入到离散盘之后，天文学家预期这里的天体应该拥有椭长的轨道，并且轨道的倾角应当是相当随机的。举例来说，某个天体的轨道可以垂直于内太阳系平面，而另一天体的轨道可以倾斜20度角，还有一个天体轨道则可以倾斜45度，诸如此类，应该并无规律可循。不仅如此，天文学家还预期，这些轨道的长轴也应该随机指向天空中的任意方向才对。

2015 TG387的轨道极为椭长，甚至长过塞德娜和2012 VP113。需要特别指出的是，这3颗极偏远的太阳系天体，轨道的长轴都大致偏向同一个方向。图片来源：Roberto Molar Candanosa，Scott Sheppard，卡内基研究所

　　然而，事实并非如此！虽然现在还没有发现太多偏远的天体，但已知的不少天体，轨道长轴似乎都偏向于同一个大方向。这一点出乎天文学家的意料：如果它们在太阳系的位置太过偏远，不可能受到太阳系内侧那8颗行星的引力影响，那为什么它们的轨道或多或少会对齐同一个方向呢？
　　2014年，两位天文学家提出这样一个假说：存在一颗超级地球，即一颗质量比地球更大的行星，在柯伊伯带以外环绕太阳运行。正是这颗行星的引力，数十亿年来潜移默化地影响着那些海外天体的轨道，使得后者的轨道大致对齐了同一个方向。
　　没过多久，另外两名天文学家分析了那些海外天体轨道的朝向，并假设它们确实受到了这样一颗行星的引力影响，在这个基础上计算出了这颗所谓的“第九行星”可能所处的轨道，甚至预言了这颗超级地球在天空中可能所处的方位。
　　正是这一预言，促成了用超大望远镜搜寻太阳系极遥远天体的巡天项目，也正是这一项目发现了TG387（VP113也是这一项目在2012年发现的）。话说回来，TG387的轨道朝向似乎也跟“第九行星”的假说符合得刚刚好。

许多海王星外天体的轨道长轴都大致指向同一个大方向，在一些天文学家看来，这预示着太阳系外围还存在一颗尚未被发现的行星，可能比地球更大，称为“第九行星”。

　　再强调一次，在离太阳这么偏远的地方，人类已知的天体数量有限，所以不能绝对肯定地说它们全都受到了这颗行星的影响——因为还有可能只是巧合。
　　一些天文学家已经提出了这样的观点，认为那些巡天项目存在偏向性，更容易找到处在这种古怪轨道上的天体。他们表示，他们自己的巡天项目偏向性较小，就没有看到这么多轨道古怪的天体，因此“第九行星”是否存在，还得打上一个大大的问号。
　　然而，新发现的天体与其他海外天体轨道相符，这一事实似乎又偏向于“第九行星”确实存在。当然，前提是他们的巡天项目真的不存在偏向性的话。
　　所以，搜索还要继续下去。那个巡天项目也在持续进行，天文学家希望最终能够找到“第九行星”，不过在这个过程中，他们很可能会找到更多类似TG387的天体。他们预期，在那片太空疆域之内存在200万颗宽度超过40公里的天体，随着天文学家继续搜寻，其中总会有一些应该会浮出水面的。
　　谁知道呢？说不定今晚，或者下周，也可能明年，就会有一颗更亮也更大的天体，或许就是那颗天文学家一直在搜寻的超级地球，被这一巡天项目发现。确实如此的话，天文学家就不得不再次重新审视我们的太阳系，以了解它如何形成又如何演化，以及它看起来为什么会是现在这个样子了。
编译来源
Bad Astronomer，A NEWLY DISCOVERED *EXTREMELY* DISTANT ICY WORLD POINTS TO PLANET 9
果壳网