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太阳系边界
探索史
从古至今,人们关于太阳系的构成和边界的认知在不断更新。我国早在战国时期就有五星的说法,但是当时它们的名称不叫金星、木星、水星、火星、土星,而是分别叫做太白、岁星、辰星、荧惑、镇星。并且,这五颗行星是和太阳、月亮并列的,并称为“七政”。
宋蔡沈传:"七政,日月五星也。七者,运行于天,有迟有速,犹人之有政事也。"
近代时期,通过运行轨道计算和望远镜观察等手段,天文学家逐渐发现了天王星、海王星和已经被踢出太阳系行星成员之一的冥王星。在以前很长一段时间里,太阳系的行星家族被定义为九大行星,从太阳向外依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。自1930年被发现以来,冥王星一直被视为太阳系的边缘守护者,这个格局持续了70年左右。然而,随着天文学的发展,人们对它的认知逐渐发生了变化。
太阳系目前的八大行星
2006年,国际天文学联合会(IAU)对行星的定义进行了重新修订。根据新的定义,行星必须满足三个条件:围绕太阳运行、有足够的质量使其自身呈近似球形、清除了其轨道附近的其他物体。冥王星虽然满足前两个条件,但其轨道附近存在许多其他类似它的小天体,因此被重新定义为“矮行星”。至此,太阳系又回归了八大行星的组成。
尽管如此,冥王星的“降级”并没有让研究人员停止对太阳系边缘的探索,反而激发了他们寻找太阳系可能存在的“第九行星”的热情。
“第九行星”
真的存在吗?
在太阳系遥远的柯伊伯带,存在一群特殊的天体 ——外海王星天体(TNOs)。其中,于2003年发现的赛德娜(Sedna),拥有极长的椭圆公转轨道,其近日点距离达76个天文单位(AU),远超已知行星引力扰动范围。同时,外海王星天体的轨道存在令人费解的 “聚集” 现象:不仅近日点方向高度集中,连轨道平面也紧密靠拢,这样的聚类靠随机概率发生的可能性仅为 0.007%,几乎不可能是巧合。为解释这些现象,2016年,科学家首次提出了太阳系存在第九个行星的假说:这颗行星的引力就像一只 “无形的手”,通过共振耦合和引力扰动,牢牢 “约束” 住了柯伊伯带天体的轨道,让它们保持着整齐的排列。
第九行星 Planet X 的轨道示意图
2024年,提出“第九行星”假说的科学家团队利用新的观测数据和计算模型,提出了更精确的轨道参数估计,认为“第九行星”的质量约为地球的6.6倍,轨道半长轴约为500天文单位。这一进展使得这颗潜在新星的搜索范围大幅缩小,为未来的观测提供了更明确的方向。
2025年,科学家通过对比23年间(1983-2006)的卫星的远红外数据,在200万个天体中筛选出一个特殊的移动目标。这个目标的亮度和运动轨迹与第九行星的理论模型高度一致,其质量约为地球的6.7倍,轨道半长轴约为600天文单位。这一发现被认为是迄今为止最接近确认“第九行星”存在的证据之一。
不过,2025年一项最新研究也带来了新的疑问:科学家发现了一颗名为“2023 KQ₁₄”(Ammonite菊石)的外海王星天体,其近日点达66 AU,轨道稳定,却与其他外海王星天体的轨道方向不一致,反而位于“反聚集”位置。这一发现可以说在某种程度上否定了“第九行星”假说。这也意味着,若第九行星确实存在,其引力影响可能并不适用于所有远距天体,需对现有模型进行修正。2023 KQ₁₄的出现为“第九行星”假说增添了新的不确定性,也提示我们太阳系的边缘或许比预期更加复杂。
“第九行星”
以什么状态存在?
想象一下,在太阳系的边缘,除了海王星以外,还有一颗行星孤独地围绕着太阳旋转。那么,它可能是什么样子的呢?
由于距离太阳极为遥远,“第九行星”的表面温度可能极低。并且,它的表面可能覆盖着厚厚的冰层,类似于天王星和海王星;不过,也有科学家认为它的质量和轨道特征表明其组成更接近地球这样的岩石行星,但不排除有少量水冰。
根据研究人员目前的推测,第九行星的轨道极为特殊,是近日点和远日点相差很远的一个拉长的椭圆轨道。这意味着它绕太阳一圈可能需要上万年。此外,它的轨道倾角最高高达30度,显示出一种高度倾斜的轨道特性,这使得它在太阳系中显得格外与众不同。
第九行星的概念图
何时才能见到
“第九行星”的真面目呢?
尽管“第九行星”的假说引起了大家极大的兴趣,但由于它的轨道距离遥远、亮度微弱、可能的轨道范围极为广阔,受限于从前的观测技术,我们至今没有直接观测到它。
不过,新的观测设备为“第九行星”的探测带来了希望!这其中,位于智利的薇拉·C·鲁宾天文台备受瞩目。这台地基望远镜配备了世界上最大的数码相机,拥有超乎想象的强大观测能力。2025年6月23日,鲁宾天文台已经公布了拍摄的首批图像:在10个小时的测试观测中,就已经发现了2104颗此前未发现的小行星!后续,鲁宾天文台还将进行为期十年的巡天计划(LSST),持续拍摄南半球星空的超高分辨率图像。
如果“第九行星”真的存在,那么鲁宾天文台一定能够看到它!
鲁宾天文台将在未来十年里,在排除与验证中,为我们的认知边界划出更清晰的坐标,无论结果如何,都是人类向宇宙未知的又一次坚定迈进。
位于智利的薇拉·C·鲁宾天文台
薇拉·C·鲁宾天文台拍摄的图像组合而成:三叶星云和礁湖星云的气体和尘埃云
参考文献
[1]Batygin, Konstantin & Brown, Michael. (2016). Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System. The Astronomical Journal. 151. 22. 10.3847/0004-6256/151/2/22.
[2]Brown, Michael & Holman, Matthew & Batygin, Konstantin. (2024). A Pan-STARRS1 Search for Planet Nine. The Astronomical Journal. 167. 146. 10.3847/1538-3881/ad24e9.
[3]Phan TL, Goto T, Yamamura I, et al. A search for Planet Nine with IRAS and AKARI data. Publications of the Astronomical Society of Australia. 2025;42:e064. doi:10.1017/pasa.2025.10024 |
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