尋找第九大行星

19世紀(jì)40年代，法國(guó)數(shù)學(xué)家勒維耶運(yùn)用牛頓力學(xué)分析了天王星軌道中的擾動(dòng)，并且猜想這些擾動(dòng)是由一顆尚待發(fā)現(xiàn)的行星的引力造成的。勒維耶預(yù)測(cè)了這顆新行星的位置，并且把計(jì)算結(jié)果寄給了德國(guó)天文學(xué)家伽勒。1846年9月23日，在收到勒維耶來(lái)信后第二天晚上，伽勒和他的一名學(xué)生就剛好在勒維耶預(yù)測(cè)的位置發(fā)現(xiàn)了海王星，但海王星軌道中持續(xù)存在著一些輕微差異，這被解釋為：在比海王星更遠(yuǎn)的地方，還存在另一顆行星。

事實(shí)上，在海王星被發(fā)現(xiàn)以前，就有一些天文學(xué)家猜測(cè)：如果只是一顆行星，還不足以解釋天王星軌道中的擾動(dòng)。早在1834年11月17日，英國(guó)業(yè)余天文學(xué)家哈斯就報(bào)告了他和法國(guó)天文學(xué)家布瓦爾以及英國(guó)皇家天文學(xué)家艾里之間的一場(chǎng)對(duì)話。哈斯認(rèn)為，天王星不同尋常的運(yùn)動(dòng)，可能是由一顆尚待發(fā)現(xiàn)的行星的引力造成的。布瓦爾說(shuō)他也想到了這一點(diǎn)，而且他與德國(guó)塞貝格天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)漢森曾就此話題通過(guò)信。漢森在信中說(shuō)：?jiǎn)为?dú)一顆行星還不足以解釋天王星的運(yùn)動(dòng)，在海王星以外（比海王星更遠(yuǎn)處）可能還存在另外兩顆行星。

1848年，法國(guó)天文學(xué)家巴比萊特對(duì)勒維耶的計(jì)算結(jié)果提出了質(zhì)疑：海王星被觀測(cè)到的質(zhì)量較小，并且其運(yùn)行軌道大于勒維耶當(dāng)初的預(yù)測(cè)。在對(duì)勒維耶計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)單減除的基礎(chǔ)上，巴比萊特認(rèn)為海王星軌道外一定存在另一顆行星。他稱這顆行星為“亥伯龍”，并認(rèn)為它的質(zhì)量大約為地球的12倍。勒維耶駁斥了巴比萊特的假設(shè)，他說(shuō)：“除了想象性成分很重的各種假說(shuō)之外，我們絕對(duì)不能憑借任何東西來(lái)確定另一顆行星的位置。”

1850年，美國(guó)海軍天文臺(tái)的弗格森稱他觀測(cè)到的一顆星——GR1719k“不見(jiàn)了”。該天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)默里說(shuō)，GR1719k肯定是一顆新的行星。但天文學(xué)家們后來(lái)也沒(méi)能在其他位置找到這顆“行星”。1878年，美國(guó)漢密爾頓大學(xué)天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)彼得斯證明：這顆星事實(shí)上并未消失，而是之前的計(jì)算結(jié)果有誤。

1879年，法國(guó)天文學(xué)家弗拉米昂指出，彗星“1862 3”和“1889 3”的遠(yuǎn)日點(diǎn)（距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)點(diǎn)）距離分別為47和49天文單位（1天文單位約等于1.5億千米），這兩個(gè)非常相近的數(shù)字標(biāo)志了一顆未知行星的軌道半徑，正是這顆行星把這兩顆彗星拖曳進(jìn)了一個(gè)橢圓軌道。基于這一證據(jù)，美國(guó)天文學(xué)家福布斯得出結(jié)論：海王星軌道外必定還存在著兩顆行星。基于這樣一個(gè)事實(shí)——4顆彗星的遠(yuǎn)日點(diǎn)在大約100天文單位的地方，另有6顆彗星的遠(yuǎn)日點(diǎn)聚集在大約300天文單位的地方——福布斯算出了一對(duì)假想中的海外行星（海王星軌道外的行星）的軌道參數(shù)。這些參數(shù)與另一位美國(guó)天文學(xué)家的計(jì)算結(jié)果剛好吻合，許多人由此認(rèn)為這些參數(shù)可能是合理的。但也有人指出，其中涉及的彗星軌道依然不確定，因而不能產(chǎn)生有意義的結(jié)果。

1900和1901年，美國(guó)哈佛大學(xué)天文臺(tái)主任皮克寧領(lǐng)導(dǎo)了兩次對(duì)海外行星的搜尋工作。其中第一次由丹麥天文學(xué)家埃米爾牽頭。在研究了1690～1895年的天王星軌道數(shù)據(jù)后，埃米爾得出結(jié)論：僅是1顆海外行星，并不足以解釋天王星軌道的異常。不過(guò)，搜尋團(tuán)隊(duì)中的一位天文學(xué)家提出，只需一顆位置在47天文單位的海外行星，就可能解釋天王星的運(yùn)動(dòng)。此后，第二次搜索開始了。皮克寧同意檢驗(yàn)任何可能顯示了疑似行星的感光底片。然而，最終卻未能發(fā)現(xiàn)任何疑似行星。

1909年，美國(guó)天文學(xué)家杰克遜提出，至少有1顆海外行星這點(diǎn)是肯定的，但也很可能有第2顆，甚至可能有第3顆。他把第一顆海外行星稱為“俄亥阿諾斯”，并且認(rèn)為這3顆海外行星與太陽(yáng)的距離分別是42天文單位、56天文單位和72天文單位。他沒(méi)有說(shuō)明自己是怎樣確定這3顆行星存在的，因而也沒(méi)有人去尋找它們。

1911年，根據(jù)法國(guó)天文學(xué)家拉普拉斯在木星衛(wèi)星中觀測(cè)到的模式，并且將這些模式運(yùn)用于外行星（指太陽(yáng)系中位于小行星帶以外的行星，按照與距離太陽(yáng)從近到遠(yuǎn)的順序，依次為木星、土星、天王星和海王星），印度天文學(xué)家克塔卡認(rèn)為存在兩顆海外行星，他將它們分別命名為“梵天”和“毗瑟挐”。木星3顆最大的衛(wèi)星——依娥（木衛(wèi)一）、歐羅巴（木衛(wèi)二）和蓋尼美得（木衛(wèi)三）被鎖定于一種1：2：4的復(fù)雜軌道共振（拉普拉斯共振）之中。所謂軌道共振是指：由于它們的軌道周期呈現(xiàn)兩個(gè)小整數(shù)比例關(guān)系，所以兩顆做軌道運(yùn)動(dòng)的天體相互施加一種經(jīng)常性、周期性的引力影響。克塔卡提出，天王星、海王星以及他猜想的海外行星，被鎖定在類似于拉普拉斯共振的軌道共振中。他的計(jì)算結(jié)果是，“梵天星”與太陽(yáng)的平均距離是38.95天文單位，軌道周期是242.28個(gè)地球年，與海王星構(gòu)成3：4的軌道共振。當(dāng)冥王星在19年后被發(fā)現(xiàn)時(shí)，它與太陽(yáng)的平均距離39.48天文單位及軌道周期248個(gè)地球年，與克塔卡的預(yù)測(cè)很接近。事實(shí)上，冥王星與海王星構(gòu)成了2：3的軌道共振。但除了平均距離和軌道周期外，克塔卡沒(méi)有預(yù)測(cè)其他的軌道參數(shù)。迄今仍不清楚克塔卡是怎樣得到這些數(shù)據(jù)的，而他預(yù)言的“毗瑟挐星”則從未被發(fā)現(xiàn)。