太陽系的魅影

張唯誠

在太陽系的“遠(yuǎn)郊”，相當(dāng)于海王星軌道之外那黑暗幽深的地方，可能有一顆神秘的星球正在緩緩地繞著太陽運(yùn)行。它的存在雖然只是一種猜測，但天文學(xué)家“感覺”到了它的影響力，這種影響力令一些遙遠(yuǎn)的冰質(zhì)天體顯示了奇異的舉動(dòng)。加利福尼亞理工學(xué)院的兩位行星學(xué)家康斯坦丁·巴特金和邁克·布朗用計(jì)算機(jī)模擬獲得了一些數(shù)據(jù)，他們分析了這些數(shù)據(jù)后對(duì)這顆星球有了一些初步的了解。

這會(huì)是“第九大行星”嗎？

2016年，這兩位科學(xué)家在他們的論文中描述了這顆星的大致情況：它的質(zhì)量大約是地球的10倍，位于距太陽300億千米的軌道上，這個(gè)距離相當(dāng)于太陽和地球距離的200倍。

然而，有關(guān)這顆星的更多證據(jù)十分缺乏，而且，搜索工作也是困難重重。人們現(xiàn)在能夠肯定的是：一些冰質(zhì)天體的重疊軌道十分可疑，這種現(xiàn)象不僅顯示著一顆行星的存在，它甚至能幫助人們將視線投向正確的地方。

人們正式尋找這顆行星大約開始于2014年，尋找地點(diǎn)是海王星軌道之外，那里有一條名為“柯伊伯帶”的地方，是冥王星的“地盤”，一些冰質(zhì)天體和冥王星共同存在于這個(gè)巨大的環(huán)形地帶中。人們發(fā)現(xiàn)，有12顆“柯伊伯帶”天體在靠近太陽時(shí)大致同時(shí)穿越了太陽系的平面，這表明，在這些軌道的更外圍，有一種力量在影響著它們，這種力量很可能就來自于一顆大行星的引力，它把那些冰質(zhì)天體束縛在了一塊不大的空間里。

可疑的現(xiàn)象并不是只有這些，巴特金和布朗還發(fā)現(xiàn)了更加奇怪的事，他們注意到，有6顆“柯伊伯帶”天體的軌道被拉成了狹長的橢圓形，那些橢圓延伸的方向全都靠向一側(cè)，并且，這些軌道還大致處在一個(gè)平面上，假若這樣的事情是隨機(jī)的，那么存在的可能性便只有0.007%。美國亞利桑那大學(xué)的行星學(xué)家雷努·馬爾霍特拉形象地說：“想象一下你將一把鉛筆隨意地撒到桌面上，假若它們都指向一個(gè)方向，那顯然是非同尋常的。”

這顆行星的存在還可以解釋另外兩個(gè)奇怪天體的運(yùn)行，這兩顆名為“塞德娜”和“2012VP113”的矮行星，運(yùn)行于更靠近太陽系邊緣的地方，它們的軌道和我們已知的大行星離得非常遠(yuǎn)。天文學(xué)家們認(rèn)為，這樣的狀況也可能是那顆神秘的“第九大行星”造成的。

人們推測，“第九大行星”誕生的時(shí)候可能更靠近太陽，然后，被離太陽更近的大天體“踢”了出去，于是它便來到了現(xiàn)在這樣一個(gè)遠(yuǎn)離太陽的軌道上。將它踢出去的大行星應(yīng)該就是木星、土星、天王星和海王星中的一顆。

歷史上的類似事件

因察覺星體的運(yùn)行呈現(xiàn)異常而發(fā)現(xiàn)了另一顆星體，這在歷史上并不是第一次。1781年天王星被發(fā)現(xiàn)后，人們就察覺到天王星的運(yùn)行與根據(jù)牛頓理論推導(dǎo)的情形并不一致，這暗示在天王星軌道附近可能還有一顆行星影響著它的運(yùn)行。1846年，法國數(shù)學(xué)家勒維耶和約翰·柯西·亞當(dāng)斯計(jì)算出了那顆假想行星所在的位置和質(zhì)量。勒維耶把計(jì)算結(jié)果告訴了他的朋友、柏林天文臺(tái)的天文學(xué)家約翰·格弗里恩·伽勒。伽勒接到計(jì)算結(jié)果后即把天文望遠(yuǎn)鏡指向了那個(gè)方位，他果然發(fā)現(xiàn)了一顆行星——海王星。

海王星的發(fā)現(xiàn)和現(xiàn)在人們對(duì)“第九大行星”的搜尋有著共同之處。有所不同的是，當(dāng)年勒維耶和亞當(dāng)斯要設(shè)法搞清楚的問題是為什么天王星顯示了和萬有引力不相符的運(yùn)行規(guī)律，而巴特金和布朗則要回溯到太陽系的過去，他們需要把“第九大行星”和太陽系演化的歷史聯(lián)系起來。

與此同時(shí)，搜尋“第九大行星”這樣的事在歷史上也同樣不是第一次。當(dāng)海王星發(fā)現(xiàn)后，這樣的搜索就開始了。1930年，美國天文學(xué)家克萊德·湯博宣布，他找到了這顆星，它就是冥王星。此后，冥王星便作為太陽系的“第九大行星”存在。直到2005年，一顆比冥王星更大的天體被人們發(fā)現(xiàn)了。它叫“厄里斯”，中文名“鬩神星”，而這顆星的主要發(fā)現(xiàn)者之一就是布朗。

鬩神星比冥王星大，似應(yīng)為太陽系中的第十大行星。然而，天文學(xué)家認(rèn)為，把鬩神星稱為第十大行星是不合適的，這種和冥王星差不多大小的天體最好歸入一個(gè)獨(dú)立的類別。于是，鬩神星并沒有成為第十大行星，它和冥王星一起成了“矮行星”。這樣一來，冥王星的大行星地位就失落了。

矮行星是介于大行星和小行星之間的一種天體，這個(gè)概念的出現(xiàn)是人們對(duì)太陽系行星世界有了更多認(rèn)識(shí)后產(chǎn)生的結(jié)果。“行星”這個(gè)詞來源于古希臘，它的原意是“游走的星球”。在古希臘，生活于2000多年前的自然哲學(xué)家亞里士多德首先確定了天空中有7顆行星，它們是太陽、月亮、水星、金星、火星、木星和土星。人們將這些星稱為“行星”的歷史長達(dá)1500年。

如何搜索“第九大行星”？

到了16世紀(jì)，由于波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了日心說，太陽便脫離了行星的行列，但望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)又使行星的數(shù)量重新增加。1610年，意大利天文學(xué)家伽利略第一次用望遠(yuǎn)鏡觀察了星空，他在木星周圍發(fā)現(xiàn)了4顆衛(wèi)星。17世紀(jì)后期，天文學(xué)家惠更斯和卡西尼又在土星周圍發(fā)現(xiàn)了5顆衛(wèi)星。這樣一來，到了17世紀(jì)末，行星就增加到了15顆，因?yàn)槿藗儗⒛切┰谀拘呛屯列侵車l(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星也都稱為行星。

從那以后到20世紀(jì)，天空中行星的數(shù)量仍然一直處在波動(dòng)中。首先是從15顆減到了6顆，因?yàn)槿藗儼涯切﹪@行星運(yùn)行的天體歸到了衛(wèi)星一類。此后，6顆行星又變成了7顆，因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)了天王星。后來人們又相繼在火星和木星之間發(fā)現(xiàn)了一些天體，于是，行星又增加到了13顆。今天，人們將那些在火星和木星之間發(fā)現(xiàn)的天體稱為小行星或者矮行星，冥王星也由于“不能清除軌道周圍的小天體”而歸于矮行星的行列，這樣一來，行星就又只剩下8顆了。

可以看出，太陽系中行星的數(shù)量是在一直變化著的。今天，人們似乎又在重復(fù)這樣一種有趣循環(huán)了，布朗等人一方面因發(fā)現(xiàn)鬩神星而“殺死”了原來的“第九大行星”冥王星，另一方面又因探索冥王星附近的“柯伊伯帶”天體而察覺到太陽系中可能還有新的“第九大行星”。有人甚至認(rèn)為，接下來還會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的行星。這種現(xiàn)象的反復(fù)發(fā)生并非歷史的巧合，它恰好說明人類對(duì)行星世界的認(rèn)識(shí)是逐步走向深入的，其間充滿了艱難和曲折。

到目前為止，人們對(duì)“第九大行星”的搜索并沒有取得突破性的進(jìn)展，但這項(xiàng)工作的力度將會(huì)越來越大。

美國國家航空航天局的“廣角紅外探測望遠(yuǎn)鏡”（WISE）已經(jīng)花了很長時(shí)間搜尋遙遠(yuǎn)的天空，它獲得的數(shù)據(jù)排除了太陽周圍很大距離內(nèi)存在土星大小的行星和類木行星的可能。假若更冷更小的行星存在于這個(gè)范圍之外，可能更難被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槟抢锏谋尘耙呀?jīng)是布滿星辰的銀河系了。

位于智利的維克多·布蘭科望遠(yuǎn)鏡和位于夏威夷的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡也是非常適合用于搜索“第九大行星”的望遠(yuǎn)鏡，它們的照相機(jī)都能掃描大幅的天空。假若科學(xué)家有耐心等待一些時(shí)日，他們將在2023年得到一架更好的望遠(yuǎn)鏡——大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡，這架望遠(yuǎn)鏡正在建造中，位于智利，它每三天就能把全天巡視一遍。

人們期待在現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡強(qiáng)有力的搜索之下，這游蕩于太陽系“遠(yuǎn)郊”的魅影——神秘的“第九大行星”最終顯露出它的真面目。

【責(zé)任編輯】趙新宇