太阳系的远方是一个昏暗而遥远的领域,有着我们无法理解的细节。在远离太阳光的地方,即使是一颗相对较大的行星也很容易逃脱我们的注意。我们在海王星轨道之外发现的海王星外天
太阳系的远方是一个昏暗而遥远的领域,有着我们无法理解的细节。在远离太阳光的地方,即使是一颗相对较大的行星也很容易逃脱我们的注意。
我们在海王星轨道之外发现的海王星外天体(TNOs)表现出一些特殊的聚集行为,可能表明隐藏世界的存在。这使得科学家们提出了行星九的想法,这是一个潜伏在远超出可见范围的大型类地行星。
现在,两位科学家提出了另一种解释:一个更温和的,类似地球的世界,比有争议的第九行星更近,在一个倾斜的轨道上,可以解释归因于更大的东西存在的奇怪行为。
根据日本金大大学行星科学家Patryk索菲亚Lykawka和日本国家天文台的Takashi Ito的研究,这个距离太阳如此遥远的冰冻和黑暗的世界,其质量不会超过地球的3倍,距离太阳不超过500天文单位。
“我们预测,”他们写道,“在太阳系外的特殊轨道上存在一颗类地行星和几个外海王星天体,这可以作为假定行星扰动的观测可测试的签名。“
一位艺术家对海王星外柯伊伯带冰物体的印象。(ESO/M. Kornmesser)
我们在太阳系中能找到的最远的单个天体是在我们发现它时距太阳132个天文单位的距离。冥王星,为背景,是在一个平均距离距太阳约40个天文单位,。
但是在海王星之外(距离太阳30个天文单位)是一大堆冰冷的岩石和矮行星,延伸到我们所能看到的范围。这是柯伊伯带,它包含的物体是TNO。
近年来,随着更灵敏的望远镜和调查,我们已经能够发现比以前确定的更多的TNO,这使得科学家们开始注意到模式。
其中一种模式是集群。一些TNO群体在倾斜或倾斜的轨道上聚集并一起移动,这表明它们受到了比我们迄今为止能够发现的较小物体大得多的引力影响。
2016年,加州理工学院的天文学家Mike Brown和Konstantin Batygin指出,一颗假想的第九行星是罪魁祸首。这颗行星被认为是地球质量的6.3倍,轨道距离超过460天文单位。
图中显示了一些极端的TNO和遥远的小行星的轨道。行星九的假设轨道以靛蓝色显示。(Nrco0e/Wikimedia Commons,CC BY-SA 3.0)
但他们并不是第一个给出解释的人。Lykawka和当时在科比大学的同事Tadashi Mukai注意到TNO集群,并在2008年提出了一个假设的隐藏的柯伊伯带行星。
现在,有了更多关于那里的数据,Lykawka和Ito重新审视了这个想法并对其进行了改进。他们发现了一颗假想行星的性质,可以解释柯伊伯带的几个特点。进一步的观察可以确定他们是否正确。
“我们确定,位于遥远倾斜轨道上的类地行星可以解释遥远柯伊伯带的三个基本特性:他们写道:“一个突出的人口TNO的轨道超出海王星的引力影响,一个显着的人口高倾角物体,并存在一些极端的物体与特殊的轨道。”
这颗类地行星的质量是地球的1.5至3倍,其轨道距离太阳的最远点为250至500天文单位,相对于太阳系平面的倾角为30度。
艺术家对第九行星的印象。Credit: Caltech/R. Hurt (IPAC)
它的存在可以解释倾斜度大于45度的天体,以及矮行星塞德娜(Sedna)等天体的轨道,后者的轨道异常怪异和拉长。它还可以解释TNO群的性质,这些TNO似乎确实与海王星有关,并且经常被排除在此类研究之外。
这两人的发现为他们假设的行星提供了可测试的特征。这颗行星的引力将推动TNO聚集在一起,形成超过150个天文单位的集群,随着我们的技术和仪器的改进,我们可能能够发现。
他们写道:“对遥远的柯伊伯带轨道结构的更详细的了解可以揭示或排除太阳系外任何假想行星的存在。“柯伊伯带行星的存在也可能对跨木星区域的行星形成和动力学演化提供新的限制。“
这项研究发表在《天文学杂志》上。