引力計算顯示，在海王星外部還有一個大質量行星圍繞著太陽運轉，周期為20000年。
撰文 亞歷山德拉·威策（Alexandra Witze）
翻譯 丁家琦
審校 韓晶晶
藝術家描繪了從第九大行星的角度看太陽的場景。圖片來源：Caltech/R. Hurt (IPAC)
100年前，天文學家珀西瓦爾·洛厄爾（Percival Lowell）設想在太陽系的邊緣潛伏著一個「X行星」，如今，有天文學家聲稱已經獲得迄今為止最有力的證據，可證明這顆行星確實存在，他們把這個神秘的未知行星稱為「第九大行星」。
軌道計算表明，如果第九大行星存在，它的質量將為地球的10倍，軌道為橢圓形，繞太陽運動的周期約為10000到20000年。它離太陽最近的距離也不會小於地日距離的200倍（即200個天文單位，簡稱AU），比冥王星遠得多，位於柯伊伯帶的冰雪世界中。
從來沒有人見過第九大行星，但研究者已經根據柯伊伯帶中幾個天體的運動規律推斷出了它的存在。不過縱觀太陽系邊緣行星的探索史，這次的「第九大行星」也有天文學家是誤入歧途的結果，最終湮沒在歷史的塵埃中。
「如果我自己突然看到這篇論文，我的第一反應一定是『他們瘋了』，」研究組成員，加州理工學院的天文學家邁克·布朗（Mike Brown）說，「但如果你仔細看一看各種跡象和數據統計，你就會發現很難得出其他的結論。」
布朗和他的同事康斯坦丁·巴特金（Konstantin Batygin）近日在Astronomical Journal上發表論文，提出有「第九大行星」存在。
法國藍色海岸大學（University of the Côte d』Azur）的軌道動力學專家亞歷山德羅·莫爾比代利（Alessandro Morbidelli）認真地研讀了該論文，稱他非常確信該行星存在，但其他人就不這麼肯定了。
美國西南研究所的行星科學家哈爾·利維森（Hal Levison）說：「在我的職業生涯中看到過太多太多這樣的論斷了，而他們無一例外都是錯的。」
對「第九大行星」存在的預言讓人回想起19世紀的一段歷史：當時天文學家研究了天王星的軌道攝動，認為它一定是由外圍另一個大行星的引力作用所導致，因此正確預言並發現了海王星的存在。巴特金說：「從某種意義上說，我們也希望重現歷史。」
第九大行星的傳言在2014年就開始了。當時兩位天文學家發現了一個柯伊伯帶天體，稱為2012 VP113。它的軌道非常遙遠，最近的時候距離太陽也不小於80個天文單位（而冥王星軌道在最遠的時候距離太陽也只有48個天文單位）。VP113成為繼「賽德娜」（Sedna）以後天文學家發現的第二個距離太陽非常遙遠的天體。夏威夷雙子座天文臺的查德威克·特魯希略（Chadwick Trujillo）和卡耐基科學研究所的斯科特·謝潑德（Scott Sheppard）在論文中寫道，這兩個天體的軌道表明，在距離太陽約250個天文單位的位置，可能還存在著一個比地球大的行星。
圖片來源：K. Batygin and M. E. Brown Astronom. J. 151, 22 (2016)
巴特金和布朗自告奮勇接受了這一挑戰。「一開始，我們的主要目標是想證明說有這麼個行星存在是扯淡。」布朗說。
但特魯希略和謝潑德注意到，賽德娜、VP113和其他幾個柯伊伯帶天體都有著同一個奇怪的特點：它們的近日點都處在太陽系平面內，而且它們穿過太陽系平面時都是由南向北運動。
巴特金和布朗進一步分析了它們的軌道，發現它們的軌道長軸大多排在一條線上，就好像有什麼東西把它們推到了太陽周圍的同一個區域。他們隨即推斷，一定有一個大質量天體推動著這幾個天體。「我們找到了引力方面的證據，表明外太陽系一定有個巨行星。」巴特金說。
第九大行星（它有個非正式名稱叫做「Phattie」）可能比海王星小一些，外層由氣體包裹，裡面由冰組成。巴特金說，在太陽系形成的最初300萬年間，天王星與海王星的引力效應把它拋到了外面。
要想從望遠鏡裡看到第九大行星十分困難，因為它在大多數時間裡都遠離太陽，因此非常暗淡，難以辨認。布朗與巴特金一直在用夏威夷的昴星團望遠鏡尋找它，但目前為止一無所獲。布朗說，在接下來的幾年間，位於智利的大口徑綜合巡天望遠鏡有很大機會觀察到它。
不過布朗和巴特金表示，也有其他方法能檢測第九大行星的存在。西南研究所的行星科學家戴維·內斯沃爾尼（David Nesvorny）稱，根據理論，它的引力效應會產生一系列軌道傾角非常大的柯伊伯帶天體，其中一些已經被發現了，如果能繼續發現更多這樣的天體，就能提高統計學上的顯著性，幫助我們弄清第九大行星是否真正存在。所以還是需要望遠鏡來觀測。特魯希略也說：「我們需要找到軌道更極端的柯伊伯帶天體，因為我們對第九大行星的位置信息掌握得還不夠，所以不能直接拿望遠鏡對準它然後說，『它就在那兒。』」
附錄：尋找「X行星」的歷程
天文學家一直設想外太陽系中存在著一個巨大行星，但至今為止仍未能確認。
1846 由於天王星的軌道出現偏差，天文學家認為在它外面還有一顆大行星對它產生了擾動。約翰·戈特弗裡德·加勒（Johann Gottfried Galle）在計算得到的軌道位置發現了海王星。
圖片來源：Everett Collection Historical/Alamy
1905 珀西瓦爾·洛厄爾（上圖）開始尋找「X行星」。他預測X行星的位置在海王星的外面，正如海王星在天王星外面一樣。根據他的計算，以他的名字命名的洛厄爾天文臺在1930年發現了冥王星，但冥王星質量太小，不足以成為「X行星」。
1984 根據化石記錄中的周期性滅絕證據，科學家推斷有一顆矮星（後來命名為復仇女神「涅墨西斯」Nemesis）每2600萬年會穿過太陽系一次，同時將彗星拋向地球。
1999 彗星軌道的擾動讓天文學家認為外太陽系存在一顆褐矮星（比行星大、比恆星小的天體），它被命名為堤喀（Tyche），是涅墨西斯的姐姐，古希臘的命運女神，繁榮富庶和幸運的保護神。
2014 寬場紅外巡天探測器（Wide-Field Infrared Survey Explorer）的搜尋排除了涅墨西斯和堤喀的存在可能。但天文學家在柯伊伯帶遠處發現了一個新天體，天文學家查德威克·特魯希略（Chadwick Trujillo）和斯科特·謝潑德（Scott Sheppard）提出在柯伊伯帶中可能存在著一個大行星。
2016 康斯坦丁·巴特金（Konstantin Batygin）與邁克·布朗（Mike Brown）的軌道計算進一步支持了這個行星的存在，它被命名為「第九大行星」（Planet Nine）。
原文連結：
http://www.nature.com/news/evidence-grows-for-giant-planet-on-fringes-of-solar-system-1.19182
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