火星科普 2021-09-04 07:02
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2006年，在国际天文联合会上，天文学家把当了76年第九大行星的冥王星除名。此后至今，太阳系再也没有九大行星，只剩下了八颗。由于冥王星不符合行星的定义，已经无法“复活”。但太阳系非常大，天文学家没有放弃搜寻真正的第九大行星。
要找到第九大行星，不能去内太阳系。由于水星的运行轨道与牛顿引力理论的预言有偏差，19世纪的天文学家认为水星轨道之内还有一颗名为祝融星的未知行星，它的引力摄动导致水星轨道出现偏差。
然而，无论通过凌日法，还是直接观测到，天文学家就是无法找到祝融星。直到1915年，爱因斯坦创立了新的引力理论——广义相对论，它用时空弯曲的概念成功解释了水星轨道的偏差，并表明牛顿的万有引力定律有局限性。
如果有第九大行星，它一定在海王星的轨道之外。更进一步说，潜在的第九大行星是在柯伊伯带之外。柯伊伯带紧挨着海王星轨道，它的最外层一直延伸到75亿公里之外。
柯伊伯带是一个圆盘状结构，里面分布着大量的小行星和彗星。柯伊伯带也有比较大的矮行星，比如冥王星、鸟神星、以及刚在2020年获得正式名字的共工星（取自我国神话传说中的水神）。
由于潜在的第九大行星离太阳十分遥远，想要通过天文望远镜直接观测到它十分困难，只能借助间接方法来搜寻。天文学家想到了当年发现海王星的方法，通过观测其他行星的轨道，再利用物理学计算出未知行星的位置。
19世纪20年代，在天王星被发现不久后，天王星的运行轨道与理论预言有偏差。根据这样的偏差，天文学家推测天王星轨道之外还有一颗大行星对它施加了引力作用。通过牛顿力学计算，天文学家预言了第八大行星所出现的位置，据此果然找到了新的行星，这就是海王星。
如今，天文学家想再次通过该方法来寻找第九大行星。然而，八大行星的运行都完美符合理论预言，并没有受到未知天体的引力作用。取而代之的是，柯伊伯带中的一些天体出现了反常的聚集现象，它们本应该是呈现随机分布的。
根据这种现象，天文学家推测这些天体是受到了第九大行星引力的影响。这颗新行星的质量估计为地球的5倍，近日点为300亿公里，远日点为1800亿公里，环绕太阳公转一圈的时间长达1.8万年。但遗憾的是，天文学家经过几年的搜寻，都没有发现新的行星，这不禁让人们怀疑它究竟是否存在。
现在，根据《arXiv》刊载的一项新研究[1]，加州理工学院的天文学家再一次对此前的观测结果进行计算。他们的研究表明，柯伊伯带中的天体出现异常聚集有着99.6的置信水平，这意味着第九大行星很可能是存在的，只是之前的估算有问题。
根据这项新研究，第九大行星的质量应该为地球的6.2倍，轨道半长轴为570亿公里，轨道倾角为16°，公转周期为7400年。也就是说，第九大行星要比此前预计的更大，并且更靠近太阳，所以它也会显得更亮，这更有利于搜寻。
虽然先前的观测没有找到这颗新行星，但已经排除掉了很多观测区域，大幅缩小了寻找范围。随着主镜达到8.4米的大型综合巡天望远镜（LSST）（刘广政注：位于智利北部的帕穹山伊尔佩恩峰）在2023年投入使用，我们有望在两年后找到第九大行星。
参考文献
[1] Michael E. Brown, Konstantin Batygin, The orbit of Planet Nine, arXiv, 2021, DOI: 2108.09868.
（来源：百度，见https://baijiahao.baidu.com/s?id=1709923532717742628&wfr=spider&for=pc）
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