如果太陽系中第九大行星真的存在，人類該如何才能探測到他的身影？
早些時候，以掀翻了冥王星的行星寶座（註：冥王星曾被認為是太陽系中「第九大行星」著稱的邁克·布朗（Mike Brown）團隊和康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）共同宣布了一個驚人的消息:他們發現了冥王星軌道之外存在第九顆行星的證據。
圖解: 認為冥王星軌道之外可能存在的第九顆行星--一個巨大的世界。
不像其他聲稱存在一個遠遠超出已知行星軌道的大行星（行星X，復仇女神，一個巨大的冥王星，等等），這不僅僅是基於推測:這一次，有一些令人信服的證據。正如邁克·布朗自己所說:「如果你說，『我們有關於行星X的證據』，幾乎所有的天文學家都會說，『又是這個?這些傢伙顯然是瘋了。「我也會的。為什麼會有不同呢?這次不同，因為這次我們是對的。」但他們真的是對的嗎，還是這僅僅是更聳人聽聞的瘋狂言論?
你可能認為發現一顆新行星的最好方法就是把你的望遠鏡指向任何你認為可能存在的地方——或者可能是整個天空——然後把任何看起來離你很近的東西歸類。畢竟，天文學史上最著名的兩個天體——1781年由威廉·赫歇爾發現的天王星和1930年由克萊德·湯博發現的冥王星，就是以這種方式被發現的。雖然大多數人都不知道它們，但這與19世紀初首次發現小行星，以及從20世紀90年代開始發現冥王星（及其衛星）以外的柯伊伯帶天體是一樣的。
圖片來源:洛厄爾天文臺檔案，克萊德·湯博1930年鑑定冥王星的原始圖片。
之所以說這是一個很好的方法，是因為它很直接:你可以直接將它成像。此外，通過跟蹤它在多幅圖像上的運動，你可以將它與遠處的物體區分開來;我們太陽系裡的一個物體與天空中所有其他物體（恆星、星系、星雲等）之間的距離足夠近，移動速度也足夠快，以至於很容易就能從其他物體中分辨出來。但是你越往遠處看，就越難想像出這樣一個物體:
一個物體發出的亮度隨著距離的平方數的增加而減小，陽光既要照到該行星，然後又要將光反射地球（我們才能用望遠鏡觀測到），即使是一個巨大的世界，比如海王星（質量是地球的近20倍），也不比地球大多少（直徑甚至不到地球的四倍），這使得發現它們特別困難。這就是為什麼有另一種探測方法是如此重要的:間接的方法，通過該未知行星對我們實際上可以觀測到的事物所產生的引力影響，尋找到它（該未知行星）。
圖片來源:R.I.T.的麥可·里奇蒙，海王星是藍色的，天王星是綠色的，木星和土星分別是青色和橙色的。
圖片來源:R.I.T.的麥可·里奇蒙，海王星是藍色的，天王星是綠色的，木星和土星分別是青色和橙色
在發現第七顆行星天王星之後，天文學家開始注意到它的一些奇怪之處。它在其軌道上並未以牛頓定律的速度在運行旋轉，據觀察，天王星首先是在左側的數年間移動太快，到了中間處於預測速度，然後在右側的時候比預計的更慢。雖然有些人認為牛頓定律是罪魁禍首，但一些天文學家和數學家指出，如果有另一個尚未被發現的外在的巨大世界對天王星提供額外的牽引力，就可以解釋這種奇特的運動。勒威耶（Urbain Le Verrier）於1846年預測了這顆行星的位置，並在距預測位置不到一度的地方發現了海王星。
利用類似的技術，布朗和巴蒂金一直在觀察大量長周期、高度偏心的柯伊伯帶天體——太陽系中迄今為止發現的繞軌道最遠的天體，比如賽德娜（Sedna）——並發現了關於它們運動的一些非常、非常奇特的東西。
圖片來源：K.Batygin和M.E.Brown Astronom。J、 15122（2016年）。這是他們論文中的圖2；包括標題。
你注意到所有的「灰色」點了嗎
（柯伊伯帶附近的物體是什麼）到處都是?這意味著它們的軌道似乎不是來自天空中任何特定的地方或來源。但是你是否注意到這些更遙遠的——上圖中的「紅色」——它們都出現在黃道經度的狹窄範圍內?這幾乎不可能是偶然的:如果你有六個隨機的物體，發現它們都是這樣排列的，那麼讓它們如此緊密地聚集在一起的機率大約只有1 / 140。
但是它們也聚集在黃道緯度上，從圖上看不太明顯，這意味著它們的角度與太陽系中行星非常相似。這種可能性也很小:大約是百分之一。結合來看，這六個對象現有這些屬性的機率只是偶然的機會只有0.007%，或統計學上的3.8σ的顯著水平。現在的問題是為什麼?為什麼這些天體像這樣聚集在一起?布朗和巴蒂金認為，很可能是什麼東西使這些天體具有類似的性質:一顆質量是地球幾倍的巨大行星——也許接近海王星的質量——位於距冥王星軌道數百倍的地日距離之外。
圖片來源:康斯坦丁·巴特金和布朗。J. 151， 22 （2016）， E. Siegel修改/補充。
然而，我們有很多理由懷疑，這是不是對宇宙萬物最好的解釋。雖然會超級驚人和諷刺，如果這個人掀翻了冥王星的行星寶座，那麼這個人實際上是發現了太陽系的「真正」的第九行星，如果太陽系中真的有一個迄今為止高度傾斜、高度偏心的世界軌道，會導致很多後果。它們包括:
1.柯伊伯帶的一群相對排列的天體，它們的周期很長:與我們發現的6個天體的黃道緯度和經度相反。
2.柯伊伯帶中大量的高傾斜天體，其運行軌道與大多數天體呈中-長周期、可能呈逆行（反方向）軌道。
3.一個附屬但尚未發現的機制，以保持發現對象的半長軸聚集在150-250 a.u（日地平均距離）或者是一群與賽德娜相似的天體，它們的半長軸甚至更大。
第一個沒有發現這樣的天體;第二顆已經有好幾年了（但是現在已經有四顆了;這可能是真的），第三個沒有機制，也沒有屬於這一類的天體。
WISE望遠鏡發現的一顆附近的恆星。WISE望遠鏡是一種中波長紅外探測器，覆蓋了整個天空。圖片來源:DSS / NASA /加州理工學院-噴氣推進實驗室。
WISE望遠鏡發現的一顆附近的恆星。WISE（廣域紅外探測器）望遠鏡是一種中波長紅外探測器，覆蓋了整個天空。圖片來源:DSS / NASA /加州理工學院-噴氣推進實驗室。
然而，這可能並不是一個消極的想法。邁克·布朗說：「我們正試圖預測尚未發現的事物，正是我們為建立一個良好的理論而做的工作。我們也可以預測已經發現的事物，但這並不令人印象深刻。」
此外，這顆巨大的行星——即使是地球和太陽距離的數百倍——也不會反射陽光，而是會在紅外輻射中散發熱量。美國宇航局在本世紀初有發射一顆衛星，廣域紅外探測器（wise），用紅外測量了整個天空。雖然它在我們的太陽系中發現了數千個天體，但沒有一個表明冥王星軌道外存在一個巨大的行星。事實上，若存在像土星一樣大的物體（或者像木星一樣大的物體），他的距離是地球到太陽距離的幾千倍。理論上，像海王星（或更小的）這樣的天體可能存在；這個模型的預測在WISE探測到的最長波長範圍內是正確的。（事實上，海王星本身在WISE數據中幾乎看不見。）如果幸運的話，使用同一顆衛星--近地天體廣角紅外探測器（NEOWISE）的後續任務就有可能找到這樣一個行星世界。
模擬遙遠行星（M = 10 M⊕，a = 700 AU， e = 0.6）對KBOs（庫伯帶天體）的影響; KBOs（庫伯帶天體）的近日點位置，存在著一個距離250AU（日地平均距離）的星團繞該行星的近日點約180°對該行星進行幹擾。更透明的點不易被觀察到。（2016，巴特金& 布朗）
令人驚奇的是，這些外太陽系的小星球竟然排列得如此特別。更令人驚訝的是，唯一的解釋，一個比地球更大的行星（意指真正的第九大行星）如果被探測到，可以解釋所有的一切。但是，在這種情況下，沒有令人信服的證據證明另外兩類應該存在於該種場景的天體能夠存在，而且這些天體的理論成因——第九大行星——根本沒有被發現，這是一個很大的缺陷。「我們對太陽系的了解沒有一處是完整的，」邁克·布朗補充道。「我們將繼續發現更多（像賽德納一樣的天體）。我們的預測是，他們將繼續被發現。」
這種可能性是迷人的，不像之前的「第九顆行星」的新聞，這次確實有一些好的證據。但證據是否足以讓人相信它呢?不完全;還沒有。如果像凱克和斯巴魯這樣的望遠鏡、NEOWISE這樣的任務或者未來的「地或空」項目順利的話，那麼我們就需要找到真正的第九大行星。你可以在這裡繼續了解九號行星的搜索情況。在此之前，請保持懷疑，因為到目前為止，對於我們所看到的一切，很可能有一個更為通俗的解釋，而更多的證據將為我們指明方向。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3.forbes-凡晨
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