小行星聚集的「原始分散盤」引力足於取締「第9號行星」的引力

2020-08-22 天體生物學


太陽系的第9號行星,冥王星都降級了,現在是八大行星,所有的教科書宣傳材料都改過來了,沒錯,但這裡指的第9號行星並不是冥王星,不是要給它平反,它已經變成矮行星了,這個已經板上釘釘了,第9號行星是長久以來天文學的一個猜測,就是在冥王星之外,那個黑暗深邃之處有可能還有一顆個頭非常大的行星,如果它存在的話,那就是太陽系的第9號行星。

這個猜測是怎麼來的呢?

其實就和亞當斯、勒維耶最初計算發現海王星的過程一樣,最開始是他們根據計算推測出那有一顆行星,後來才正式證實的確是有海王星的存在,這裡所謂的第9號行星其實是一樣的,根據目前觀察到的一些奇異現象是來自於跨冥王星際,也就是冥王星外圍區域甚至更遠的廣袤的地帶裡邊會有很多的小行星,這些個頭非常小的小行星會有兩個特徵:

  • 第一個:小行星出現了一些集群性的行為,就是它們的運行的方式有聚集的現象,成組出現有接近的趨向。
  • 第二個:這些小行星的運行軌道是繞太陽公轉的,小行星的運行軌道出現了偏移率。

在這裡要引用一個設想來加以解釋,這個設想就是不需要所謂的第9號行星存在,第9號行星不是一個單一天體,當然這裡質量還是需要有的,引力也是需要有的,要維持這種軌道,用一群小行星來小來代替,在比冥王星更遠的半徑或者是相當遙遠的距離之外,存在著一大片分布的離散的小行星,特別這裡邊主要是冰晶體,這些小行星合在一起,它們的集群引力是等效於第九大行星引力的。如果現在的模型計算,是可以解釋在跨冥王星際,就是跟冥王星距離差不多遠,甚至更遠一些的區域,12個小行星團組成在一起的運行軌道而且是傾斜的軌道,用集群式引力就可以解釋,不需要第9號行星。

圖解:12個小行星團

按照這個說法,古老的太陽系的形成會是一個不同的現象,首先在早期木星、土星、天王星、海王星它們的軌道比現在存在的軌道要離太陽更近,而且它們相互之間更緊密,由於它們之間相互的引力作用,慢慢疏散排斥開,而與此同時在太陽系的最外圍廣袤的空間當中,那裡面有大量沒有機會再形成巨型行星的小冰晶天體存在,就離散的、寂寞的分布在外圍,這些離散分布的原初太陽系的邊角料被稱之為「原始分散盤」。這些小冰晶天體由於沒有大天體的引力吸引,沒有能力集結成巨行星,於是只能在這片區域飄浮著,這個「原始分散盤」由於是邊角料,這邊角料最開始可能在比較內部的空間,實際上是被這些已經成型的行星拋到了外層,在這個拋的過程當中,有的時候它們的軌道本來就是帶有很大的衝量的,運行的軌道也是比較畸形的,所以當它們到了最外層之後有一個整形的過程,從一個不穩定的狀態比如旋轉的陀螺,隨時可能看起來要快傾倒了,在整形的過程當中慢慢變成了穩定態,而也因為這個穩定態的整形過程,它對內部有引力的作用,它剛好可以取代第9號行星的假設。

「原始分散盤」引力真的能夠取締「第9號行星」引力嗎?

第九大行星的解釋仍然是在天文學界有相當號召力的, 麥可·布朗和康斯坦丁·巴特金,這兩位天體物理學家都支持第九大行星假設,但是他倆對「原始分散盤」假設還是存在很大質疑的——如果只在太陽系裡形成這個解釋是相當有道理的,但問題是太陽系的形成是和其他恆星族的形成是同時期的,周邊區域還有很多恆星都在塑造,都在成型過程中,假設在太陽系的最外圍把邊角料拋出去,形成了一個彌散分布的分散盤,但是周邊還有很多經過的恆星,這些恆星隨時可以把這個稀薄的、不穩定的分散盤給擾動或吸積到恆星裡去,這樣就沒有機會形成「原始分散盤」,所以這個分散盤的假設,用集群式的引力取代一個單一的第九大行星引力,在這一點上是不靠譜的。

但是只要能證明「原始分散盤」是在其他的恆星及太陽系巨型行星穩定下來後形成的就可以證明「原始分散盤」是存在的,以下幾點就是「原始分散盤」存在的依據:

第一:

這個「原始分散盤」的質量比以前計算的要大一些,大概是地球質量的20倍以上,這個假設實際上是比第九大行星這個單一引力源質量假設還要大,才能證明「原始分散盤」的引力比,但是現在只需要是地球質量的5~10倍就夠了,但是如果「原始分散盤」是比較分散的話就需要更大的質量。

第二:

如果「原始分散盤」的形成是在所有的恆星或巨型行星已經穩定下來之後,也就是說年輕的太陽系已經脫離了最初的育嬰室,已經開始走向成熟了,在這之後出現「原始分散盤」的話這個盤不會再被打亂。

圖解:早期太陽系的形成

總而言之,「原始分散盤」是在原初太陽系已經比較穩定,巨型行星已經得成形之後,出現了「原始分散盤」的話就可以取代第九大行星,也就是說第九大行星沒有必要存在,所以這就構成了相對來說互相形成競爭性的兩個理論:

  • 第九大行星理論、
  • 「原始分散盤」理論、

黃姤·結語

按照原始分散盤的引力和第九大行星的引力相比較,在大約距離太陽50個日地距離這個半徑處會有一大片空缺地帶,「原始分散盤」不像單一引力源,它會連續在這片空間當中聚集一些小行星,如果是一個分散盤造成的話,這個空間內是不會有的,它沒有那麼強烈的分布性,這樣會出現一個空隙,只要去觀測這個空隙當中是按照分散般假設解釋的,還是按照第九大行星解釋,當然這個地方因為是非常遠觀測並不容易,可能要等到2021年智利的魯賓天文臺開始工作,我們可以來驗證一下這兩個結論到底哪個更正確。

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