本文參加百家號科學#了不起的天文航天# 系列徵文
人們已經在其他恆星周圍探測到超過1600顆行星,你肯定覺得我們也知道在太陽系中有多少行星離地球更近,對吧?其實並不一定!讓我們來梳理一下動蕩的歷史,包括最近一項有趣的發現,那就是尋找神秘遙遠的X行星。
我們太陽系有多少行星?也就是,有多少相鄰的行星圍繞著我們的行星,太陽?現在,多虧了克卜勒任務,我們已經確定了1600多個系外行星(太陽系外的行星)和兩倍以上的系外候選行星,也許你會認為我們毫無疑問地知道在我們的太陽系裡有多少行星離我們的地球更近。然而,爭論仍在繼續,當太空人再次聲明發現了神秘X行星時,爭論的火焰又重新被點燃了。
為了了解這一發現,讓我們深入研究一下在太陽系邊緣帶,潛伏在海王星外圍的這個神秘遙遠星球的歷史。
什麼是矮行星?
在十九世紀中期,我們太陽系就有七個已知的行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星和天王星。然而,在那個時候,天文學家們注意到天王星軌道上出現了無法解釋的波蕩,使它不能沿著正常直接的軌道運行。為了解釋這些波蕩,法國數學家勒維裡爾和英國數學家亞當斯預測,天王星之外一定存在一個大行星,來自這個行星的引力拖拽導致天王星的軌道偏離。1846年,天文學家約翰加勒發現了海王星。
圖解:冥王星,最著名的矮行星
然而,海王星的質量並不能解釋天王星軌道上的差異,因此在1906年,美國大亨和天文學家珀西瓦爾·洛威爾開始尋找一顆他認為除了海王星之外,必須存在的行星。然後,毫無疑問,在1930年,克萊德·湯博發現了冥王星。近五十年來,冥王星被認為是解開了天王星擺動的奧秘。
然而,隨著天文學家對冰川世界更多的了解,在1978年最終確定冥王星太小,無法激發必要的引力拖拽。對這顆神秘行星的搜索一直持續到1992年,當旅行者2號探測器展示出了更詳細的觀測結果,天文學家才發現他們高估了海王星的質量。他們重新調整了海王星的質量,發現可以消除天王星的軌道偏離。
圖解:旅行者2號所拍攝的海王星
雖然冥王星不再需要解釋軌道差異,但在2006年之前的75年裡一直是太陽系裡最遙遠的第九個行星。那年的八月,國際天文聯盟的天文學家投票決定將冥王星降級為矮行星。
隨著我們對太陽系的探索越來越多,天文學家和行星科學家在海王星軌道外的柯伊伯帶裡發現了很多天體。這些所謂的柯伊伯帶天體的大小從冰塊到數公裡寬不等。新地平線探測器是最近第一個近距離觀察柯伊伯帶的任務點。
圖解:外行星和柯伊伯帶的摹擬:(a)木星和土星2:1共振之前,(b)在海王星軌道遷徙之後,柯伊伯帶天體被散射至太陽系內(c)柯伊伯帶天體被木星排斥之後。
隨著對柯伊伯帶的研究越來越多,事實變得清晰:如果冥王星如今被發現,它不會被視為行星。冥王星就像是柯伊伯帶天體!它可能是最龐大的柯伊伯帶天體,不管怎樣都是柯伊伯帶的天體。因此,冥王星現在被稱為矮行星。一個矮行星與一顆博納法德行星有相同的性質,它圍繞太陽運行,而且它的質量足以使其形狀在自身重力作用下保持平衡。但它的大小不足以清除軌道附近的碎片。
復仇女神星
在冥王星被降級之前,關於太陽系中另一顆行星的爭論從1986年重新開始,這次不是因為天文學家而是因為古生物學家。芝加哥大學的大衛·勞普和傑克·塞普科斯基聲稱,他們對化石記錄的調查決定了大規模滅絕的發生是有周期性的,他們把這歸咎於某些外星因素。
不久之前,天文學家的兩支隊包括惠特米爾、傑克遜、戴維斯、胡特和理察·穆勒在內的兩支天文隊伍獨立地提出了一個可能的解決方案。他們假設太陽不是一顆單獨的星,而是和褐矮星一起的雙星系統,軌道高度橢圓。褐矮星屬於行星和恆星之間。它們的質量大約是木星的10到80倍,木星是我們最大的行星,它們無法維持恆星所需的核反應,是無法發光的星星。
預測大約每2600萬年褐矮星會接近地球的原因它巨大的橢圓軌道。當矮行星進入軌道時,它會擾亂在奧爾特雲中的彗星,一團彗星和其它天體預測將以比柯伊伯1000倍更遠的距離圍繞著太陽(以及我們整個太陽系)。奧爾特雲中的這些擾亂會導致彗星落在地球上造成很大的傷害,這顆失敗的矮行星被稱為「復仇者」。知道最近(大約2010),更新的化石記錄的分析表明,大規模滅絕並不像我們所想的那樣那麼有周期性,復仇者女神假說也基本上也已經停止了。
堤喀行星
1999年,三位天文學家(路易斯安那州的馬爾他、惠特曼和惠特邁爾)通過預測一顆至今未被發現、和木星一般大的氣態巨行星在奧爾特雲圍繞著太陽運行,再次引發了有關神秘X行星的爭論。他們的預測是基於在彗星軌道上觀察到不規則的現象,他們認為這能解釋這顆神秘行星的引力。
為了不與更死亡的復仇者行星搞混,這顆被預測的行星叫堤喀,希臘的繁榮女神,也是復仇女神的「好姐妹」。儘管這顆行星可能非常微弱,以至於在光學搜索中無法被探測到,但它在紅外線中的發射應該遠高於美國宇航局最新的紅外空間探測器WISE任務的靈敏度極限。WISE未能探測到這樣一顆行星,這使得它的存在變得不可能。
行星九
在過去的一些年,有關X行星的爭論再次被喚醒,這次是通過科學家對柯伊伯帶天體軌道的學習進行研究。2003年,行星科學家布朗、特魯基略和拉比諾維茨發現了賽德娜,賽德娜是一顆太陽系中最遙遠物體的小行星,以因紐特海的女神命名,儘管她住在北冰洋的深處。因為一些奇怪的物體,行星科學家 Scott Shepphard和Chad Trujillo在2014年宣布,在太陽系外圍發現了天體和遙遠的軌道,包括VP133。Shepphard 和Trujillo在距太陽最近的地方注意到,VP113還有賽德娜和其它四個遙遠的小天體都非常接近黃道,黃道是指其他行星圍繞其運行的二維平面。
圖解:藝術家所想像的塞德娜地平線,可以見到銀河、太陽、心宿二及角宿一
然後,天文學家康斯坦丁·巴蒂金和邁克·布朗宣布了一項推進軌道計算發展的發現:不僅這六個天體都經過黃道,而且它們還在同一地點通過了這個軌道。統計數據表明,這樣不尋常的聚集隨機發生的概率只有百分之0.007,而且還沒有大的證據支撐。數學數據進一步表明目前為止被稱為「第九行星」的假象行星的質量大概是地球的十倍,每15000年繞太陽一圈。巴蒂金和布朗認為,在太陽系形成的過程中,這顆行星被擊出了原來更近的軌道。
這個假設最終會發現一顆神秘的行星嗎?只有時間(和更多的研究)能告訴我們。不過,如果你問邁克·布朗,他會引用這句話:「為什麼會有不一樣的呢?這次的不一樣因為這次我們是對的。」
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3.quickanddirtytips-青草Lynn- Sabrina Stierwalt
如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處