第九行星

title: 发现历史.
content: 在2014年,美国天文学家乍得·处基罗和史考特·雪柏在《自然》期刊发表他们近十年来的研究成果,文中提到两位天文学家在太阳系外围发现一颗称为2012 VP113的天体。这颗大小约只有月球十分之一的小天体引起注意的原因在于,它和十一年前同样在内欧特云附近发现的赛德娜很像,都具有极度狭长的轨道,而且两者的近日点都比太阳和海王星距离的两倍还多,换句话说,两者特殊的运行轨道都不在海王星的影响范围内,意味着这不是受海王星重力影响而形成。为此,在这篇论文中两位科学家写道:「这显示,或许外太阳系有一个巨大的障碍物在捣乱。」  处基罗和雪柏假设这个障碍物是一颗离太阳远达250AU的超级地球,它的重力会影响附近许多小天体的运行。这个说法在2016年一月由加州理工学院的天文学家康斯坦丁·贝提金(Konstantin Batygin)和麦克·布朗(Michael Brown)以冥王星轨道外的六颗轨道极度不规则天体的研究作为基础,透过电脑模拟的结果而得到进一步的支持。文中提出了「第九行星」具体的轨道参数,估算出这颗行星质量约为地球十倍(冥王星质量的5000倍),直径是地球的二到四倍,并且以大约1万5000年的公转周期绕行着狭长的椭圆轨道。
title: 名称由来.
content: 严格来说,「第九行星」并不是学术上正式的名称。这个假说最初被提出时,贝提金和布朗以「干扰者」(Perturber)称呼这颗行星,后来他们也用「Jehoshaphat」、「George」暱称它,「第九行星」这个称号也在此时出现,布朗更曾表示:「我们彼此交谈时甚至会说它是『大块头』(Fatty)」  根据国际天文学联合会(IAU)对于天体命名的规则,若「第九行星」的存在得到证实,将优先考虑以发现者提出的名字作为正式的名称。依照以往的惯例,名称最有可能取自罗马或希腊神话中的人物。
title: 可能特征.
title: 轨道.
content: 根据目前的假设,「第九行星」沿着轨道离心率极高的轨道绕行太阳,并具有高达30度()的倾角,轨道周期介于1万至2万年间(这是最符合古柏带外围天体公转周期的范围)。轨道的半长轴大约为700AU(相当于海王星到太阳距离的20倍左右);受到高离心率的影响,行星的近日点约在200至350AU之间,而远日点最远可以到达1200AU(冥王星的远日点只有49AU)。  若对于地球上的观察者而言,当「第九行星」在远日点(轨道中离太阳最远的点)时,会出现在猎户座或金牛座内;而在近日点(轨道中离太阳最近的点)时,大致位于巨蛇座的蛇头、蛇夫座和天秤座方向的交界附近。  根据布朗的推测,在第九行星存在的假设之下,如果从地球发射探测器,并利用重力助推效应沿着绕行太阳的轨道航行,则到达第九行星最少只需要大约二十年的时间。
title: 大小和成分.
content: 这颗行星的质量估计是地球的10倍,直径是地球的2到4倍。先前在可见光下的调查并未排除与海王星直径相同的物体。宽视场红外测量探测器(WISE)的红外测量可能具有探测第九行星的能力,取决于它的位置和特征WISE过去的调查并未排除第九行星的存在,自2017年以来的一项新调查尚未发现第九行星。  布朗认为,如果第九行星存在,其质量足以在46亿年内清除其大型物体的轨道(半长轴和质量的某些组合可能例外)并且其重力主导太阳系的外缘,按现行定义,足以使它成为一颗行星。Jean-Luc Margot还表示,第九行星满足了他的标准,它将有资格成为一颗行星。  布朗推测,第九行星很可能是一颗被抛出太阳系的冰巨行星,与天王星和海王星的成分相似:岩石和冰的混合物与一部分气体。事实上,如果它曾经在木星与海王星之间运行过,那么这颗行星可能会蕴含氢气和氦气。
title: 证据.
content: 乍得·处基罗和史考特·雪柏首先描述极端越海王星天体的轨道分类,他们指出小行星90377和2012 VP113的轨道相似性。如果没有第九行星存在,这些天体的轨道应随机分布,不偏向于任何方向。经过进一步的分析,处基罗和雪柏观察到12颗近日点大于30AU且半长轴大于150AU的越海王星天体聚集在零度附近,意味着当它们最接近太阳时会通过黄道上升。处基罗和雪柏提出,这种轨道是由海王星以外一颗巨大的未知行星借由古在机制造成的。对于类似的半长轴天体,古在机制使天体近心点幅角限制在接近0度或180度附近,当它们距离太阳相同的距离时,将在行星上方或下方通过。  贝提金和布朗希望反驳处基罗和雪柏提出的机制,也研究了极端越海王星物体的轨道。在消除处基罗和雪柏原始分析中因接近海王星而不稳定或受海王星平均运动共振影响的天体后,巴蒂金和布朗确定其余六颗天体的近心点幅角(小行星90377、2012 VP113、2004 VN112、2010 GB174、2000 CR105和2010 VZ98)聚集在318°±8°附近。这一发现与古在机制导致天体倾向于0°或180°的近心点幅角并不一致。  贝提金和布朗还发现半主轴大于250 AU和近日点超过30 AU的六颗天体轨道的近日点在大致相同的方向,导致它们的近日点出现经度聚合。六颗天体的轨道也相对于黄道轨道倾斜近似共面,产生升交点黄经聚集。他们确定这种排列组合只有0.007%的可能性是偶然发生。六座不同的望远镜通过六次不同的调查发现这六颗天体,故这种现象不太可能是观测偏差,例如将望远镜指向特定方向。观察到的聚合现象应该被天体在几亿年内的进动消除。这表明不可能是遥远过去的某种事件所导致,如恒星通过,最有可能是由围绕太阳轨道运行的天体造成。  处基罗和雪柏在后来的文章中注意到近日点的经度与半长轴大于150 AU的越海王星天体近日点之间存在相关性。具有0-120°的近日点经度的天体具有280-360°之间的近日点,具有180°和340°之间的近日点经度的天体有0°和40°之间的近日点,该相关性的统计学显著性为99.99%。他们认为这种相关性是由于这些天体的轨道为了闪避轨道上方或下方的大行星所产生。
title: 模拟.
content: 贝提金和布朗发现,在公转轨道上使用10倍地球质量的行星来模拟能最佳地重现六颗远距离越海王星天体的轨道分布:
title: 争议.
content: 美国太空总署行星科学部主任吉姆·格林支持麦克·布朗的说法,他认为“现在的证据比之前更强”。但格林警告说,对遥远海王星外天体观察到的运动有其他的可能性,并引用卡尔·萨根的话「非凡的要求需要非凡的证据」。  汤姆·莱文森得出的结论是「就目前而言,第九行星似乎是现在所知道的太阳系外围区域唯一令人满意的解释」。亚历山德罗·莫尔比德利(Alessandro Morbidelli)评论《天文期刊》的研究文章时表示同意,他说「我看不到其他解释可以取代贝提金和布朗所提出的」。  美国天体物理学家伊桑·西格尔(Ethan Siegel)对太阳系中存在尚未发现的行星持怀疑态度,但他推测太阳系至少有一颗超级地球,这种星球在其他行星系统中很常见,但尚未在太阳系中被发现。超级地球在太阳系早期的动力不稳定期间可能已经从太阳系中弹出。行星科学家哈尔·莱维森(Hal Levison)认为被弹出太阳系的超级地球最终落入奥尔特云的可能性仅为2%左右,并推测如果该星球进入稳定的轨道,许多物体必须被抛出奥尔特云。  天文学家预计,第九行星的发现将有助于人类理解太阳系和其他行星系统形成的过程,了解太阳系非比寻常-因为缺乏地球与海王星之间质量的行星。

Summary: 第九行星(英语:Planet Nine),又称第九颗行星,是对于太阳系外围边界,可能存在的一颗假想海王星外行星的称呼。据推测,「第九行星」可能是大小至少为地球两倍的超级地球。虽然目前并没有任何证据足以证明这颗行星确实存在,但大部分的科学家相信如果是真的,便可以合理解释太阳系边缘古柏带与欧特云内数颗海王星外天体不寻常的轨道。