科學新發現,消失的「九號行星」,其軌道或許超越了柯伊伯帶

2021-01-16 寒武紀科學館

近日,科學家公布了一顆軌道奇異的行星,該行星在距離宿主雙星系統336光年遠的軌道上運行,而這是一個看似不太可能的軌道,因為這顆行星的運行軌道距離其宿主恆星和星盤很遠。這不由讓科學家想到太陽系「隱形」的「九號行星」。

圖註:HD 106906b行星,它繞著336光年遠的雙星系統運動,該行星的運行軌道其宿主恆星和可見的星盤很遠。圖片來源:NASA(ESA /哈勃)

科學家一直猜測太陽系存在第九顆行星,因為天文學家發現海王星以外的一小群天體,與太陽系的其餘部分相比,它們以不尋常的軌道運動。這種結構表明,這些天體是由一個巨大的看不見的行星的引力把它們放在一起的。

但是迄今為止,科學家仍沒找到這個行星,甚至科學家提出所謂的「九號行星」是一顆拳頭大的黑洞。當然,也有科學家否認「九號行星」的存在,認為海王星星帶的異常軌道是由於多個小物體的綜合引力影響的結果,甚至可能只是統計的異常。

不過,最近的發現給「隱形」的「九號行星」提供了一種新的解釋。

極端軌道

圖註:這張哈勃太空望遠鏡的圖像顯示雙星HD 106906周圍的環境。宿主恆星發出的光被掩蓋。恆星的星盤不對稱且扭曲,這可能是由於行星HD 106906b的引力拖船造成的。

2013年,智利阿塔卡馬沙漠的拉斯坎帕納斯天文臺,麥哲倫望遠鏡發現一顆質量為11顆木星質量的系外行星——HD 106906 b,這顆氣態巨行星系統只有1500萬年的歷史,其寄宿恆星年輕而又明亮,但是距離HD 106906 b非常遙遠,是地日距離的730倍,即近68億英裡。

由於遠離母恆星,該行星受到的引力減弱,行星沿著其軌道的蠕動非常緩慢,這讓哈勃以非常精確的方式收集該行星在14年內的運動軌跡成為可能。

通過近十年的觀測,科學家驚訝地發現,這顆行星有一個極端的軌道,該軌道非常偏離,位於宿主恆星的星盤外部,而且該星系的星盤本身看起來非常不尋常,可能是由於該行星的引力拖拽造成的。

它是怎麼到達那裡的?

那麼,HD 106906 b行星是如何到達如此遙遠的距離?以及為什麼以奇怪的傾斜軌道運行呢?

普遍的理論認為,它形成時離恆星很近,大約是地日距離的三倍。

但是,在星系氣體盤中的阻力導致該行星的軌道衰減,迫使其向外遷移。然後,旋轉的雙星產生的引力作用將其踢到一個偏心軌道上,使它幾乎脫離雙星系統並進入星際空間。

然而,來自外太空的一顆恆星穩定該行星的軌道,阻止它離開母星系。

圖註:行星HD 106906b可能的軌道(虛線橢圓)。

磁碟混亂

2015年,科學家發現失控行星行為的間接證據:該星系的星盤極不對稱,並不是呈現類似「比薩餅」的圓形分布。而是圓盤的一側相對於另一側被截斷,並且它在垂直方向上也受到幹擾,而不是像在恆星的另一側看到的所有行星在一個扁平的平面。

科學家認為,每當行星接近雙星時,它就會攪動星盤中的物質。

因此,每當行星通過時,它都會截斷動星並將其推向另一側。這種情況已被科學家仿真模擬,因此,科學家知道了該行星的過去。

九號星球的類似?

在某種程度上,HD 106906 b的這種情況類似於九號星球,九號行星可能在太陽系內部形成,並在與木星的相互作用中被踢出到冥王星之外。通過的系外恆星可能通過將九號星球的軌道束縛,避免其流浪,而且使其軌道穩定。但是,九號星球的軌道可能遠遠超出了其他行星的軌道和柯伊伯帶,以至於科學家無法觀測到!

參與研究的科學家說:「新發現的HD 106906 b就好像一臺用於研究太陽系的行星系統的時光機,讓我們可以追溯到46億年前,看到當我們年輕的太陽系活躍時,行星如何排列和演化。」

相關焦點

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  • 天文學家有一個發現九號行星的計劃
    如果九號行星存在,它將很難在太空的背景下被發現,因為它離太陽太遠了九號行星的證據基於柯伊伯帶天體軌道的模式。更深入的分析和更多彗星的發現無疑會加強或削弱九號行星的情況,但要真正解決這個問題,我們需要真正看到一些東西在黑暗中移動。
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    對,有些人認為柯伊伯帶天體比起彗星,更像是小行星。行近太陽的彗星(包括天上有漂亮小尾巴的那種)多數有狹長的橢圓軌道;而柯伊伯帶天體則有近乎圓形的軌道,且大部分根本不會接近太陽。隨著我們深入了解柯伊伯帶,未來或許會有一個更好的分類方法。現時人們傾向細分天體以避免混淆,如使用「主帶小行星」、「近地小行星」、「長周期彗星」等名詞,而不是「小行星」或者「彗星」。 對於比冥王星大的柯伊伯帶天體是否該被稱為行星一事,你有何看法?
  • 柯伊伯帶是如何被發現?這和冥王星被取消行星定級有何關聯?
    直到大約10年前,多數的行星科學家仍舊認為冥王星只不過是一個小小特例。其他所有的行星,都可以很適切的納入天文學家已知的太陽繫結構:內軌道有四個小型的巖石物體,外軌道有四個氣體巨物,介於其間有個小行星帶。但是遠方的冥王星卻是個冰冷的謎,以奇特的軌道運行於海王星之外。
  • 新視野號超越冥王星後面的柯伊伯帶,進入遙遠的外太空帶來新視野
    然而,如果你能使用價值數十億美元的太空望遠鏡,你可能會發現其他更小更模糊的東西。這正是2014年哈勃太空望遠鏡在該地區進行勘測時所發生的事情,當時地面望遠鏡未能在那裡發現任何東西,哈勃太空望遠鏡希望能為「新地平線」任務找到新的目標。
  • 柯伊伯帶的空間區域如何劃分,為何總有人將其和奧爾特雲混淆?
    柯伊伯帶的內緣始於海王星的軌道,距離太陽約30AU,其內部主要區域距離太陽約50 AU,該區域涵蓋範圍從大約30到55 AU。重疊柯伊伯帶主要部分的外緣是第二個區域,被稱為散射盤,向外延伸至近1000 AU,一些物體在軌道上、甚至更遠。漂浮在柯伊伯帶中的物體,被科學家們稱為柯伊伯帶天體(Kuiper Belt Objects)或KBO,該區域也是你會發現矮行星冥王星的地方。
  • 九號行星可能根本不是一顆行星?
    我們生活在一個不穩定的類地行星(備註1)上,毗鄰一條小行星帶,被兩個類木行星:木星和土星(備註2)及兩個遠日行星:天王星和海王星(備註3)包圍著,再旁邊還有第二條由小冰體構成的小行星帶,也就是我們熟知的柯伊伯帶。不過,研究人員猜測在更遠的太陽系之外,還蘊藏著一條看不見的「巨龍」。
  • 說實話,九號行星真的存在嗎?
    本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。自從冥王星退出九大行星以後,科學家一直猜測存在著第九大行星可以頂替冥王星的位置。在過去的幾年裡,一個新的太陽系最外層的行星一直吸引著科學家進行研究。但是經過多年的探索,天文學家在這個領域中沒有發現新的行星。這不禁讓人產生疑問:九號行星真的存在嗎?人類是不是在欺騙自己?9號行星或許根本不存在?第九大天體?根據科學家早前的猜測,這個未知世界的質量大約是地球的10倍,可能在遙遠的外太陽系中,但是還沒有被發現。
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  • 神秘的柯伊伯帶!它是如何形成的呢?第九大行星或許藏在其中
    早在20世紀50年代,柯伊伯和埃吉沃斯就說過:在海王星軌道以外的太陽系邊緣地帶,充滿了微小冰封的物體,它們是原始太陽星雲的殘留物,也是短周期彗星的來源地。柯伊伯帶被認為包含許多微星,它們因為未能成功地結合成行星,因而形成較小的天體,最大的直徑都小於3000公裡。
  • 柯伊伯帶:像冥王星的這樣的行星可能還有哦
    柯伊伯帶是是指太陽系的海王星軌道外黃道面上下10度厚度範圍內天體密集的中空圓盤狀區域,其寬度大約從30天文單位(日地距)伸展到55天文單位,但主要的部份是從39.5天文單位延展到48天文單位的區域,與黃道平面有1.86度的傾斜。
  • 新視野號關於柯伊伯帶的發現對我們有什麼幫助呢?
    儘管如此,新視野號還是為我們揭開了冥王星和他的幾個衛星的一部分面紗。但今天冥王星不是我要聊的主角。其實早在新視野號飛掠冥王星之前,項目組就已經確認新視野號任務有餘力,在冥王星之後繼續探測另一個柯伊伯帶天體。柯伊伯帶作為太陽系富冰小天體的源頭之一,這些幾乎沒有經歷過地質活動的原始小天體。可以作為我們追溯太陽系歷史的時光膠囊。
  • 太陽邊緣最神秘的「柯伊伯帶」,它是如何被發現的?藏著什麼秘密
    這些物體的軌道面與行星相似,但偶爾有些物體受到外行星或者恆星引力的擾動,脫離原來軌道而飛向太陽,並在越過內層海王星的軌道時,進一步受海王星重力的影響,成功進入太陽系內層的彗星。30到100天文單位之間的地帶,就是這些公轉周期較短的彗星的故鄉。它源源不斷地送出了它的遊子,從此,這一區域就被稱為柯伊伯帶。
  • 深度解析柯伊伯帶
    雖然這一區域有很多結冰天體,不過我們廣義上稱之為柯伊伯帶天體(KBOS)或者跨海王星天體(TNOS)。但它們的大小、形狀和顏色都有很大差異。更重要的是,它們在太空中並不是均勻分布的——當天文學家在20世紀90年代初剛發現它們時,一個令人驚訝的發現是,柯伊伯帶天體可以根據軌道的形狀和大小進行分組。
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    「新視野」號飛掠冥王星帶來了關於柯伊伯帶的新訊息,這樣的觀測為理解柯伊伯帶的起源和演化,打開了一扇窄窄的窗戶。  這是一次速度與激情的相會——「新視野」號太空飛行器的速度達到每小時5萬公裡,在24小時的飛掠過程中收集冥王星表面、大氣和環境相關的圖像和數據。
  • 發現「九號行星」表弟
    一些天文學家認為這些天體是對一顆尚未被觀測到的行星的引力作出反應,這顆行星被稱為「九號行星」,它的軌道非常非常遙遠。另一些人則認為影響這些奇怪天體的,是其他小天體累積的拉力,而不是一顆大行星。
  • 太陽系可能不止有八顆行星,但為什麼說九號行星有可能是黑洞呢?
    我們的太陽系有八大行星,水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。但是一直還有一顆最為神秘的九號行星,說它神秘是因為科學界並不確定它的存在,而且甚至有的科學家認為它是一個小黑洞。這究竟是怎麼一回事呢?
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