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【迷信摸索】科学家在太阳系边沿搜寻第九行星,寻找最远的星球!

 来源:未知  作者:中国教育总网 时间:2016-03-26    

  

  天文学家Scott Sheppard 正在体系地寻找遥远的行星,其中之一可能是隐身的行星X,即太阳系第九颗行星。图片起源:Chris Maddaloni

  天文学家Scott Sheppard盘算在美国夏威夷莫纳克亚山用昴星望远镜观测一整夜的星空,工作开始前他核查了一遍清单:山顶的空气无比清爽,望远镜运行良好,3太字节的硬盘已经清空筹备接受将来数小时的新数据洪流。

  在观测室的一面墙上,三个钟表分辨记载着夏威夷、东京以及和谐世界时。显示屏上显示着山顶的气象动态状况:风向、温度以及湿度。现在,一切状况都很好,尤其是天空的恒星也相对稳定。“没有比这更好的了。”该团队成员、希洛双子星天文台天文学家Chad Trujillo说。来自卡内基科学研究所的Sheppard是该团队中独一一名来自美国大陆的科学家。看到天体状况一切良好,他拿出了日志,开始为接下来10小时要做的事列出提要。

  现在,所有状态都很好,尤其是天空的恒星也绝对稳固。在傍晚和拂晓之间,他需要指引昴星望远镜直径8.2米长的伟大镜面(全世界最大的望远镜之一),一个接一个地深度观测每片天域。数小时后,他会再次观看统一天域,而后第三次观看该天域。通过比较那些晃动的图像,研讨职员能够狩猎那些数小时内挪动十分迟缓的天体。那些都是比冥王星更远的遥远世界,位于太阳系最边沿的地带。这个区域正是长期以来天文学家搜查行星X的范畴。

  隐踪匿迹

  “它在那里。看到它了!”Sheppard说。灰色屏幕上的是一个浅色的点,在各种恒星的背景中跃然而出。这正是他此前看到的那个目标,该目标随落后入了他的日志:这个图像在计算机芯片上的编号是104,域编号为776,他们曾发现一个90天文单位(AU,地球与太阴间的均匀距离,约为9300万英里)之外的天体。但是目前尚不明白这个天体有多大,或者它是否存在科学主要性,但它却是太阳系已经观测到的最远天体之一。

  天文学家已在其他恒星四周发现2000多颗系外行星。然而,太阳系最遥远的边界至今仍未探索过,间接观测技术并不实用于观测地球的这些远邻,这些阔别太阳的行星光线过于黯淡,只有世界上最强盛望远镜才干瞥见其踪迹。Sheppard等人始终在寻找充满着那片遥远天域的冰冷世界。其中非常紧要的一个目的就是太阳系最后一个巨大发现围绕太阳公转的、比地球更大、比冥王星更远的第九颗行星。

  有关行星X的观点已经存在了一个多世纪,但是那些假设经常经不住进一步测验。2014年,Trujillo和Sheppard通过视察到的一些极遥远的天体,让行星X的假设再度活跃。今年1月,帕萨迪纳加州理工学院两名天文学家经过准确计算,推断了其在太阳系中的可能地位,从而让这一假说再次被关注。他们称其为“第九行星”,这个名字还有在2006年冥王星从行星被降格为矮行星的深层含意。

  现在,狩猎第九行星或潜伏在其他轨道上的隐形行星的工作已经开端。这一摸索很可能揭示太阳系在46亿年前如何构成以及尔后如何演变。“如果这个大品质天体确切在那里,它会从基本上转变咱们对太阳系的认知。”Sheppard说。

  未知区域

  当Sheppard和Trujillo开始跟踪遥远的天体时,他们愿望沿着其他伟大天文学家的足迹向前走。1846年,德国天文学家约翰·格弗里恩·伽勒首先发现距离太阳大略30个天文单位的太阳系第八颗行星海王星,并生机研究它如何对天王星形成引力干扰。1930年,美国天文学家克莱德·汤博发现了冥王星在距离太阳约40个天文单位的地方公转。1992年,夏威夷大学天文学家大卫·朱维特和加州大学伯克利分校天文学家刘丽杏发现了甚至更加遥远的天体,从而开启了对柯伊伯带小行星区域的探索之旅。

  从那时起,天文学家发现柯伊伯带蕴含着数以千计的天体:一些距离太阳30~50个天文单位、体积相似冥王星的冰凉小行星。此外还有古老天文图上类似“龙出没”的天体,科学家有时称其为外层柯伊伯带或奥尔特云最深处即太阳系的下一个区域,据了解其广度至少可以舒展10万个天文单位。“太阳系还有一整块空间我们并不完整了解。”中国台湾“中心研究院”行星天文学家Meg Schwamb说,“这是太阳系最后一块未被探索的区域。”

  这正是Sheppard和Trujillo探索星空的原因。依据此前发现的2012 VP113和赛德娜星的轨迹,两人表现在间隔太阳约250个天文单位的地方可能潜伏着一个超大行星。今年1月,加州理工学院的Konstantin Batygin和Mike Brown通过对照这两颗小行星和另外4颗遥远的柯伊伯带小行星的轨迹,盘算了这颗行星可能潜伏在哪里。

  这6颗小行星有一个独特特点:当经由近日点时,它们相对太阳系星盘来说会从北向南运转。如果它们之间彼此没有联系,那么就不可能都向着同一方向运行。其次,这6颗行星从物理上讲在宇宙中也形成一个团簇。“它们均指向同一方向,并朝着同一角度倾斜。”Batygin说,“这个景象很奇异。”

  他和Brown认为,必定有一颗看不见的第九行星让它们形成这样的团簇。其质量大概是地球质量的5~10倍,近日点为200个天文单位,而远日点到达1200个天文单位。

  寻找“老九”

  许多天文学家都在通过计算推断第九行星在这一特别轨道上存在的多少率,以及如果它不在那里,又可能在哪里。

  一些谜底可能会来自一个正在进行的项目外太阳系来源考察(OSSOS)。该名目研究人员正在一片较小的天域想法寻找并研究所有可观测到的柯伊伯带天体的具体情形,比方跟踪这些天体的轨道、对其色彩进行归类等。如果OSSOS可能在这个区域找到一颗被假设行星否认的遥远天体,那么这项工作就有可能消除Batygin和Brown的第九行星假说。

  其余天文学家也提出了寻找第九行星的其他方式,如剖析环绕海王星运行的“卡西尼”号飞船的数据,懂得该行星轨道是否受到引力的小幅烦扰,或是利用南极地理望远镜观测一颗行星的幽微辐射物。Sheppard跟Trujillo在应用他们的办法察看天空的同时,也在关注着Batygin和Brown曾描写过的行星X可能潜伏的空间。这对加州理工学院的迷信家也在利用昴星千里镜追赶这颗埋伏的行星。“假如那里不行星,我会感到惊讶。”亚利桑那大学实践物理学家Renu Malhotra说。Malhotra的团队通过4个柯伊伯带的天体演算以为,这颗看不见的行星每隔1.7万年会缭绕太阳公转一次。

  然而如果那里有一颗大质量行星,要利用现有技巧看到它还需要一些福气。对寻找该天体的团队来说,它需要处于近日点一端,如果该行星异常小、光芒过于黯淡或是距离过于遥远,那么可能永远不能从地球上看得到它。“这比在稻草堆里找一根针还要难。”Malhotra说,“它更像是在稻草堆里寻找一根针的断尖。”

  如果第九行星存在,它可能会让这幅图像变得更加庞杂。它将意味着,赛德娜星和2012 VP113星的轨道并非是在早期造成的,而是受到第九行星引力拖拽的活泼影响,即使今天也是如斯。那将需要理论学家从新改写从前46亿年里太阳系良多天体彼此互动的观点。“那样将很难猜测我们的设想会向哪个方向发展。”Malhotra说。

  现在,科学家试图答复这些问题的最佳方法是寻找更加遥远的行星。这恰是Sheppard和Trujillo在智利与夏威夷不知疲倦地致力于这项工作的起因,这些处所仅笼罩了不足10%的他们盼望观测的天域。这象征着他们须要在望远镜前渡过更长的夜晚。“当初,每一次新发明都是试图懂得那里正在产生什么的宏大机会。”Sheppard说。

  作者|冯丽权

  文章来源| 中国科学报 如有侵权接洽删除

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