科學家證實太陽系邊緣潛伏一木星大小天體

2020-12-07 快科技

北京時間12月1日消息，美國路易斯安那大學行星科學家近日通過對一個多世紀的彗星觀測數據進行分析後證實了此前提出的一個假設，即一個木星大小的黑色天體可能正潛伏於太陽系的外邊緣，而且正在向地球方向拋出大量的冰和塵埃。

美國路易斯安那大學行星科學家約翰-馬特斯表示，「我們已經積累了10年以上的數據來檢驗這種假設。為了進一步對假設進行檢驗，我們將觀測的彗星數量提高了一倍。只有到現在，我們才能夠檢驗到那裡有一個木星質量大小的天體。」

早在1999年，馬特斯和同事丹尼爾-懷特米爾就曾提出，太陽有一個隱藏的伴星，它將奧爾特雲中的冰質天體不斷地拋向太陽系內。奧爾特雲是太陽系邊緣的一個球狀雲團，裡面充滿了彗星。近期，馬特斯和懷特米爾又對1898年以來的彗星觀測數據重新進行分析，證實了他們最初的理論：從地球的角度能夠看到的彗星，大約有20%都是來自一顆遙遠的黑色行星。

更早以前，還有人提出一種概念，即一顆昏暗的褐矮星或紅矮星(被命名為「復仇女神」)每3000萬年左右都會拋出致命的彗星雨砸向地球。馬特斯的理論也算是對這種概念的回應。不過，後來的研究表明，地球上物種大規模滅絕與「復仇女神」預言並沒有直接聯繫，因此許多天文學家現在認為這一天體並不存在。

但是，馬特斯表示，「我們開始問許多人，對於我們正在分析的現有數據，你希望能夠推斷出什麼類型的天體？究竟是什麼樣的可能軌道使得它們如此靠近太陽，以至於我們都能夠發現它們。」

形成彗核的宇宙雪球通常懸浮於奧爾特雲中，直到它們的軌道被外力改變。馬特斯認為，這種外部推力可能有三種來源。首先，銀河系盤持續不變的重力可以將彗星從它們的冰質家園中拖出來並拋向太陽系中。其次，一顆路過的恆星可以將彗星從奧爾特雲中震出來。第三種可能就是一顆更大的伴星，如「復仇女神」或「命運女神」，也可以將彗星從它們舒適的家園中吸引出來。電腦模型顯示，在每一種假設中，彗星都會在太空中給出一個特徵圖。馬特斯表示，「我們對這些圖案進行了認真研究，並提出疑問，『是否還有更多的關於一顆路過恆星引起彗星軌道變化的證據圖案？』」

研究人員對小行星中心資料庫中的大約100顆彗星的軌道進行了分析，並得出結論認為，生成於奧爾特雲的彗星80%都是被星系引力推出來的。剩下的20%則需要一個遙遠的天體的推動，這個遙遠的天體質量可能是木星質量的1.4倍左右。馬特斯表示，「比木星質量小的天體不可能強大到足以完成如此壯舉。而如果它是比木星質量大得多的天體，如一顆褐矮星，那它產生的結果則遠不止我們所推斷的20%這一數據。」

然而，仍然存在一個問題。這一圖案僅適用於來自球狀奧爾特雲外層的彗星，奧爾特雲外層範圍介於距離太陽的0.3光年到0.8光年之間。而來自奧爾特雲內層的彗星則不會產生同樣的圖案。馬特斯表示，「這就非常麻煩，它需要一個全新的動力學解釋，即內層奧爾特雲彗星是如何引人注目的。」

加拿大理論天體研究所行星科學家納森-凱博表示，「我認為所有問題將在未來五到十年內解決。」馬特斯認為，我們也許並不需要等得太久。像「命運女神」這樣的天體現在已可以通過美國宇航局寬視野紅外巡天探測器觀測到。他表示，「我們預計，寬視野紅外巡天探測器將會驗證我們的推測。我們只需要耐心等待。」


「塞丁泉」彗星，一位來自奧爾特雲的客人，被寬視野紅外巡天探測器發現於2010年1月


太陽系示意圖，其中包括奧爾特雲

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