為什麼找不到第九大行星？

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天文學家懷疑在太陽系遙遠邊緣地區隱藏著一顆巨大行星，在最近的研討會上，他們集思廣益，想出各種辦法來說服大家接受這一觀點。東京大學天文學家蘇魯德說：許多天文學家都相信，新時代發現即將來臨：一個可以讓教科書水平變成小學水平的時代，每當我們拍攝照片時，都有可能拍攝到九號行星。九號行星是潛伏在海王星之外的假想天體，天文學家將繼續為它的存在積累間接證據，目前還沒有任何一架望遠鏡觀測到它。

博科園-科學科普：天文學家邁克·布朗對九號行星假說持積極態度，相信很快就會有人發現它，但我們有理由相信，九號行星如果存在，目前的觀測站還難以觀測到它。第一個關於九號行星存在的證據於2014年浮出水面：一顆小行星揭示出柯伊伯帶之外的幾個微型冰世界正沿著可疑路徑圍繞太陽運行。卡內基科學研究所天文學家斯科特·謝潑德說：如果物體在同一軌道上運行，那麼一定有什麼東西在推動它們前進。

九號行星的位置、大小以及它是否存在仍是一大謎題。圖片：Ryan Alexander

兩年後，布朗和同事康斯坦丁·巴蒂金做了具體預測：所謂的「攝動器」質量應該在5到20個地球質量之間，並且沿著一個橢圓軌道運行，與太陽的距離是地球與太陽之間距離的數百倍甚至1000倍。在那裡，空間變暗的速度快得驚人，距離地球兩倍遠的行星看起來比地球暗了16倍——隨著距離變遠太陽光的強，減弱了4倍，光線從行星反射回來時又減弱4倍。在600個天文單位(1個天文單位是地球和太陽之間的距離)軌道距離上，九號行星距海王星30個天文單位卻暗了16萬倍。

在1000天文單位，它看起來要弱100多萬倍，賓夕法尼亞州立大學天文學家凱文·盧曼說：實際上在1000天文單位處就好像有一堵不透光的磚牆。這就是為什麼從地球上發現九號行星如此艱難。布朗和謝潑德帶領團隊在夏威夷昴星望遠鏡的幫助下尋找九號行星。斯巴魯擁有廣闊視野，有助於團隊搜索一個潛在大小為4000的滿月區域。使用其他望遠鏡觀測，就像在用吸管看事物。每隊每年大約有一周觀測時間，從理論上講，在完美的天氣條件下，一周時間足以搜尋團隊感興趣的大部分領域。

今年早些時候，天文學家宣布他們發現了一個新天體，足以支持九號行星假說。圖片：Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

但多風和多雲的夜晚打亂了觀測計劃。即使天文學家們能很快覆蓋搜索區域，但如果運氣不佳，九號行星可能會被隱藏起來。比如迷失在銀河光污染中，或隱藏在恆星強光下。當預想到這些可能性時，晚上就會失眠，更糟糕的是，它可能處於軌道的一部分或許還要跨越那道1000天文單位的牆，如果真是這樣，它出現在我們的視野之中大約需要數千年的時間。因此需要備份檢測計劃，比如尋找物體發出的熱輝光。盧曼在2014年對紅外數據分析中，基本上排除了任何比氣態巨星更大、更暖的行星存在。

但物理學家們預計，九號行星發出的光線可能位於光譜毫米部分。由於這裡很暗，所以布朗最擔心的事情發生概率很小。最重要的是，與反射光不同，直射只能為單向。伊利諾斯大學宇宙學家吉爾伯特·霍爾德說：如果九號衛星在天文學家搜尋範圍內偏離軌道，南極和智利的毫米望遠鏡就能夠探測到它。然而這些儀器正忙於繪製宇宙微波背景，因此它們不一定能在正確時間、正確方向進行觀測。霍爾德正在等待宇宙微波背景輻射實驗結束，他初步估算能在1000天文單位發現一顆和地球一樣小的行星，一旦這個實驗完成，九號行星就無處藏身。

然而這一刻在十年之後熱度仍然不減，一些缺少耐心的研究者想知道九號行星的蹤跡是否可能隱藏在數據集中。除了用毫米波發光外，九號行星還會以極微小速度偏離出已知行星軌跡。它應該是以引力來推動這些氣體巨星，即使它在50億公里長的軌道上只移動了12米。在卡西尼號宇宙飛船對土星系統軌跡進行了十多年的跟蹤之後，一些研究人員認為，這一環形行星軌道與模型預測的不同。哈佛-史密森天體物理學中心的天體物理學家馬修·霍爾曼說：這是一種模式。他將土星軌道模型與卡西尼號的數據相比較，發現了一些未知事物，如果這顆行星在太陽系外，那就更好了。

但NASA噴氣推進實驗室研究人員不同意這種觀點，每當卡西尼號發射推進器或進行另一次行星飛越時，探測器的速度和位置就會出現不確定性。每個模型都以不同的方式處理這些誤差源，JPL演算法表明太空中有足夠多的雜訊可以掩蓋九號行星的任何信號。現在，卡西尼號任務已經結束，最終的答案可能不得不等待更精確的感測器得出。在研討會上的一個演講者描述了用智能手機中的加速度計網路來繪製整個太陽系的重力圖。

噴氣推進實驗室物理學家馬坎·穆哈格認為，原子群冷卻到可以像波浪一樣運動就可以做到這一點。兩個波狀物質包之間的干擾對運動極為敏感。在軌道上放置3到4個基於這種技術的感測器，就可以精確定位未知重力擾動的具體位置。他的團隊在五月份向國際空間站發射了一個測試設備。即使九號行星不在那裡，繼續搜尋也會有其他發現。謝潑德很快就會證實他發現了木星的小衛星(在某些情況下是重新發現)。莫爾與布朗合作進行斯巴魯的研究，他們通過瞄準閃爍的恆星繪製了銀河系周圍的暗物質光環，謝潑德說：我們正在努力尋找任何在夜間發生碰撞的物體。

博科園-科學科普｜文：Charlie Wood/Quanta magazine/Quanta Newsletter

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