◎實(shí)習記者 都 芃

　　雖然目前人類(lèi)并沒(méi)有發(fā)現第九行星存在的確鑿證據，但也沒(méi)有絕對否定它的存在。不少天文學(xué)家堅定相信第九行星的存在，并且一直在鍥而不舍地尋找證據。當然，不同于那些第九行星的忠實(shí)“信徒”，也有天文學(xué)家堅定認為第九行星并不存在，認為第九行星的相關(guān)理論距離可驗證仍相去甚遠。

　　最初，在我們的認知當中，太陽(yáng)系內共有九大行星圍繞著(zhù)太陽(yáng)運轉。2006年8月，第26屆國際天文聯(lián)合會(huì )的一紙決議，將還不如月球大的冥王星開(kāi)除“行星籍”，劃為矮行星，從此太陽(yáng)系第九行星的位置便空了出來(lái)。

　　那么，太陽(yáng)系是只有8顆行星嗎？近年來(lái)不斷有天文學(xué)家提出，在海王星以外的太陽(yáng)系邊緣，或許還存在著(zhù)一個(gè)我們尚未發(fā)現的行星。

　　在一項最新研究中，為了尋找太陽(yáng)系第九行星，研究人員研究了兩次相隔20多年的紅外巡天數據，給了任何假設存在的行星足夠多的時(shí)間來(lái)移動(dòng)到天空中的不同位置。研究人員在海量數據中發(fā)現了500多顆候選行星。結果卻證明這些候選者并不是行星，這幾乎排除了太陽(yáng)系存在第九行星的可能性。

　　太陽(yáng)系“老九”，是否真的存在？

　　撲朔迷離的太陽(yáng)系“老九”

　　雖然太陽(yáng)系第九行星的身影撲朔迷離，但人們對尋找“老九”的熱情卻一直沒(méi)有消失。2012年，巴西天文學(xué)家羅德尼·戈梅斯提出，太陽(yáng)系中仍然可能存在第九行星。戈梅斯的理由是，他發(fā)現在海王星外層的柯伊伯帶中，有數個(gè)小型冰狀天體的運行軌道出現攝動(dòng)，即某個(gè)天體因受其他天體吸引等原因而產(chǎn)生軌道上的偏差。戈梅斯通過(guò)計算進(jìn)一步指出，這些小型天體軌道的變化可能是由于海王星以外還存在著(zhù)一個(gè)行星級別的天體，它或許就是太陽(yáng)系中的第九行星。

　　而就在冥王星被除名的10年后，來(lái)自美國加州理工學(xué)院的康斯坦丁·巴特金和他的導師邁克·布朗宣稱(chēng)，他們發(fā)現在柯伊伯帶中有6顆天體的運行軌道異常。這6顆天體雖然以不同的速率運轉，但其軌道的近日點(diǎn)指向基本一致，而在自然條件下碰巧出現這一情況的概率只有1/14000。這6顆行星距離海王星最近時(shí)也有數十個(gè)天文單位(1天文單位約等于1.5×108千米)的距離，因此海王星似乎不可能對它們施加影響。于是他們將這6顆天體運行軌道異常的原因歸結為存在第九行星。他們利用數學(xué)模型和計算機模擬推測，第九行星的質(zhì)量大約為地球質(zhì)量的10倍，其到太陽(yáng)的距離是海王星到太陽(yáng)平均距離的20倍。

　　第九行星的假設一經(jīng)提出，似乎讓不少此前懸而未決的問(wèn)題都有了合適的答案。眾所周知，行星圍繞太陽(yáng)公轉的黃道面指向與太陽(yáng)的自轉軸指向并不完全重合，而是有約7度的傾斜角，此前人們一直未能對這一現象做出合理解釋。而巴特金與布朗的研究則指出，尚未被發(fā)現的第九行星，很可能正是造成太陽(yáng)獨特傾斜角的原因。

　　南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授周禮勇表示：“第九行星的假設確實(shí)能夠為我們觀(guān)察到的一些難以理解的天體運行現象提供解釋。但這種解釋并不是唯一的。”

　　發(fā)現“老九”的直接和間接方法

　　理論模型是一回事，能否真的找到第九行星就是另一回事了。最直接的辦法當然是通過(guò)望遠鏡直接觀(guān)測，如果我們能看到第九行星的真實(shí)面貌，毫無(wú)疑問(wèn)是“鐵證如山”。但周禮勇認為，直接觀(guān)測到第九行星的難度極大，“首先，如果它真的存在，那么它與我們的距離將會(huì )非常遙遠，這也就意味著(zhù)亮度很低，很難直接觀(guān)測到。”周禮勇說(shuō)，其次，即使是利用大口徑光學(xué)望遠鏡進(jìn)行觀(guān)測，也存在著(zhù)另一瓶頸，“一般光學(xué)望遠鏡設計上有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，即口徑越大、視場(chǎng)越小。這意味著(zhù)如果用大口徑光學(xué)望遠鏡去觀(guān)測，每次也只能看見(jiàn)很小的一片區域，搜尋難度較大。”

　　除了直接用望遠鏡觀(guān)測第九行星，周禮勇提出，或許還可以像發(fā)現海王星那樣，通過(guò)觀(guān)測它對其他行星軌道的影響來(lái)尋找其存在的有力證據。“如果發(fā)現有其他行星的軌道發(fā)生偏離，并且現有的太陽(yáng)系模型無(wú)法解釋?zhuān)陀锌赡苁堑诰判行窃凇鞴帧！钡惭a充道，即使真的存在第九行星，并且對其他行星軌道產(chǎn)生了影響，這個(gè)影響也是一個(gè)十分漫長(cháng)的過(guò)程，可能需要非常高的觀(guān)測精度、積累很長(cháng)時(shí)間的觀(guān)測數據才能發(fā)現。

　　對于巴特金與布朗的研究結果，周禮勇則認為其尚不足以對第九行星的存在提供有力支撐。他提到，針對遠距離太陽(yáng)系天體的觀(guān)測，最近發(fā)表的一組觀(guān)測數據顯示，所謂的天體軌道近日點(diǎn)指向聚集，更有可能是一種隨機現象。“這種少數天體軌道指向聚集很有可能是一種有限觀(guān)測數據所造成的假象。就是說(shuō)只要類(lèi)似天體數量足夠多，而觀(guān)測機會(huì )比較少，就有可能出現這樣一種假象。”周禮勇還進(jìn)一步指出，天文學(xué)中存在著(zhù)觀(guān)測選擇效應，“比如因為銀河系的銀心特別亮，情況比較復雜，所以我們在做觀(guān)測的時(shí)候往往會(huì )主動(dòng)避開(kāi)這個(gè)方向。那么在這種有選擇的觀(guān)測情況下觀(guān)測到的一些結果，只能稱(chēng)之為現象，是不是完全的事實(shí)，還需要更全面的觀(guān)測數據來(lái)支撐。”

　　尋找過(guò)程比結果更重要

　　雖然目前人類(lèi)并沒(méi)有發(fā)現第九行星存在的確鑿證據，但也沒(méi)有絕對否定它的存在。周禮勇開(kāi)玩笑地表示：“現在對于是否真有第九行星這個(gè)問(wèn)題，在天文學(xué)界已經(jīng)成為一種‘信仰’般的存在了。”比如巴特金和布朗便堅定相信第九行星的存在，并且一直在鍥而不舍地尋找證據。而像這對師徒一樣，相信第九行星存在的天文學(xué)家不在少數。在2021年12月23日發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志》增刊的一篇論文中，研究人員對長(cháng)達6年的望遠鏡數據進(jìn)行了研究，試圖在南部天空中識別第九行星的可能蹤跡。最終挑選的3000多個(gè)可能候選光源，結果都無(wú)法被證實(shí)為行星。但搜尋無(wú)果并不能代表這顆行星不存在，研究人員表示，這項研究?jì)H覆蓋了該行星在天空中10%—20%可能存在的區域，還有大片可能區域等待著(zhù)被觀(guān)測。

　　不同于那些第九行星的忠實(shí)“信徒”，也有天文學(xué)家堅定認為第九行星并不存在。曾專(zhuān)注于柯伊伯帶天體研究的天文學(xué)家大衛·朱伊特便壓根兒不相信第九行星的存在，他認為第九行星的相關(guān)理論距離可驗證仍相去甚遠。

　　周禮勇同樣也對第九行星的存在持懷疑態(tài)度，他更傾向于認為部分天文學(xué)家苦苦追尋的“老九”實(shí)際并不存在。“如果按照理論計算，那么大的一顆行星，存在于那么遠的軌道上，其軌道的偏心率、傾角又都那么大，我覺(jué)得這從最初的行星起源上就很難解釋。”周禮勇認為，距離太陽(yáng)如此遙遠的柯伊伯帶，其本身存在的物質(zhì)稀少，要形成如此巨大的一顆行星，這種可能性微乎其微。“當然也有人認為，這顆行星有可能來(lái)自太陽(yáng)系外，是被太陽(yáng)的引力捕獲而來(lái)的。但太陽(yáng)系的引力系統是一個(gè)可逆的系統，被太陽(yáng)系吸引的天體從哪里來(lái)，就會(huì )回哪里去，想把它留下來(lái)，是一件非常困難的事情，需要很苛刻的條件。”周禮勇對第九行星來(lái)自太陽(yáng)系外的解釋也并不認同。此外，還有其他觀(guān)點(diǎn)認為，很早以前太陽(yáng)有一顆伴星，而第九行星或許就是這顆伴星遺留下來(lái)的行星。為了解釋第九行星存在的合理性，各類(lèi)觀(guān)點(diǎn)眾說(shuō)紛紜。周禮勇認為，雖然種種解釋或許都存在理論上的可能，但其實(shí)際發(fā)生的概率都非常小，“這些解釋多多少少都有一點(diǎn)牽強，是為了解釋一個(gè)觀(guān)測方面的難題而引入了更多的難題。”

　　或許第九行星存在與否我們暫時(shí)無(wú)法確定，但就像天文學(xué)家佩德羅·貝爾納迪內利所說(shuō)的那樣，關(guān)于第九行星的爭論從根本上讓人們更加關(guān)注外太陽(yáng)系。如果我們能夠找到第九行星，那將是驚人的發(fā)現；如果不能，我們則需要認真解釋那些異常現象。但無(wú)論如何，我們都已經(jīng)從兩種研究中學(xué)到了東西。