关于新“第九行星”的视角（以及第十、第十一颗）

现在，你可能已经听说天文学家 Konstantin Batygin 和 Mike Brown 认为他们已经追踪到了“第九行星”，一颗长期传闻中的巨大天体，它在太阳系遥远的荒野中运行。即使你没有听说，这个消息听起来也可能很熟悉，因为一个月前曾有过一个令人困惑的相似但完全独立的报道。（历史爱好者会回想起，2014 年和 2006 年也曾有过关于 X 行星的传言，而且自从 1801 年谷神星被发现以来，这类报道一直是天文学炒作机器的固定内容。）

令人沮丧的真相是，尽管 Batygin 和 Brown 的说法比之前的说法更强，但仍充满不确定性。但还有一个更令人兴奋的真相与之相伴：尽管寻找 X 行星的最新努力可能无法证实，但它们极具揭示性。

原因一：相互竞争的说法鲜明地说明了“看见”与“相信”之间的区别。第九行星的案例比 12 月份描述的那些行星要强得多，尽管研究人员直接观察到了早期的天体，但从未见过第九行星。原因二则更好：这些故事之所以不断出现，是因为太阳系绝大部分都被黑暗笼罩，现在才逐渐显现。即使最新的“可能行星”最终被证明不存在，几乎可以肯定的是，冥王星之外还有巨大、奇特的天体等待被发现。

追踪第九行星

由于无法直接观测到第九行星，Batygin 和Brown 试图通过追踪它的引力阴影来寻找它。通过它对可见天体的拉力来追踪看不见的物体，这是一个悠久而光荣的传统。1846 年，法国数学家 Urbain Le Verrier 从天王星轨道的偏差中推断出了海王星的存在；Le Verrier 正确地推断出一个当时未知的行星导致了这种异常。在过去的二十年里，天文学家们以同样的方式发现了数百颗遥远的行星，即通过观察它们对母恒星的拉力。在宇宙尺度上，宇宙中暗物质的大部分证据都来自于追踪其对明亮星系的引力影响。

第九行星似乎通过扰乱柯伊伯带中其他较小天体的轨道留下了引力痕迹——柯伊伯带是围绕在海王星之外的巨大遥远区域的一群松散的冰冻天体（包括冥王星）。我的同事 Ethan Siegel 在这里非常巧妙地解释了 Batygin 和 Brown 的引力推导过程；研究论文则在这里。

尽管一些媒体报道令人激动，但第九行星的证据远非确凿，尽管它无疑令人着迷。如果这颗行星是真实的，它一定很大，至少是地球质量的 10 倍，并且会遵循一个巨大的环形轨道。即使在其最近点，它也可能比冥王星离太阳远五倍。它将与太阳系中已知的任何其他天体都截然不同。

关于如何称呼这样一个天体，存在一个有争议的问题。在他们的论文中，Batygin 和 Brown 明确称之为行星，但目前的行星定义——那个导致冥王星被踢出“俱乐部”的定义——要求一个天体必须“已经清除了其轨道附近的区域”。尽管 Brown 很有信心地声称第九行星符合标准，但并不清楚它是否能满足这一标准。（讽刺的是：Mike Brown 就是那位发现了阋神星的天文学家，阋神星是促使制定新的行星定义和降低冥王星等级的大型柯伊伯带天体。他的 Twitter 用户名是@plutokiller。）

现在谈谈第十和第十一颗行星……

简而言之，关于我们尚未看见的“可能行星”的故事是不确定的。而关于我们已经看见的“可能行星”的故事，则更是如此，远非如此。

ALMA——位于智利安第斯山脉的 66 个碟形天线的阵列——对来自寒冷天体的长波辐射极其敏感。其中一个天体可能（也许）是一颗新的遥远行星。（图片来源：ESO/B. Tafreshi）

关于其他行星的观测证据来自ALMA，这是一个位于智利阿塔卡马沙漠的强大射电望远镜阵列。一颗位于太阳系遥远外围的大行星几乎不会反射光线，但它会保留形成时的一些热量。这种热量会使行星以毫米波（介于无线电波和微波之间）的频率发出微弱的辐射。这就是瑞典查尔姆斯理工大学的 Wouter Vlemmings 认为他可能探测到的行星辐射——不仅一次，而是在两个不同的方向。为了简化起见，我将这些观测称为第十行星和第十一行星，尽管我应该明确指出，研究人员并未这样称呼。

实际上，Vlemmings 和他的同事看到的是一个未解释的信号，它在一个位置出现，然后在另一个位置出现，持续了两次观测。他们说，最简单的解释是，他们捕捉到了两个太阳系天体通过 ALMA 的视野。这种解释带有大量的警告。信号可能是瞬态源，会开关。仅凭偶然做出两次惊人探测的几率是，呃，天文数字。而且 ALMA 是一个新仪器；这些信号可能只是研究人员尚不理解的成像伪影。即使它们是真实的，ALMA 的数据也无法轻易区分一个小的、近距离的天体和一个大的、遥远的天体。

科学家们需要的是多次观测，追踪这些信号并证明它们像真正的行星一样移动（或者可能像完全不同的东西；那样也会很令人兴奋）。ALMA 由于其视野小和观测计划满，并不适合这样做。目前，第十和第十一行星仍处于悬而未决的状态；它们只是令人着迷的异常现象，仅此而已。你可以自己查看技术论文，在这里和在这里。

幸运的是，故事并没有就此结束。如果第九行星是真实的，应该可以直接观测到它。这并不容易，因为根据推断，这颗行星的大小和距离意味着它将极其暗淡（比冥王星暗 10,000 倍，多多少少），并且在大量同样昏暗的恒星中移动得非常缓慢。尽管如此，像夏威夷的昴星团望远镜这样的大型望远镜有可能找到它。

Batygin 和 Brown 正在寻找，其他人也即将加入搜寻。原则上，ALMA 可以继续扫描可能性更小的第十和第十一行星。如果出现另一个可疑的信号，这也将值得进行相关的可见光搜索。与此同时，ALMA 还在不断取得关于恒星和星系的其他各种令人惊叹的发现。

太阳系的下一个前沿

一个特别令人兴奋的探索太阳系外围的工具是即将推出的“大型综合巡天望远镜”（LSST）。忽略这个名字听起来不祥，你可以这样理解：它是一个高清电影摄像机，拍摄一个关于整个宇宙的真人秀。与其他大型望远镜（包括昴星团望远镜）不同，后者一次通常只聚焦于一个小区域，LSST 将在几天内扫描整个天空。如果有任何东西闪烁，LSST 都会看到。如果有任何东西移动，LSST 都会看到。

对超暗天空的实时观测将彻底改变天文学家扫描太阳系昏暗外围的能力。没有人知道我们会在那里发现什么。但可以百分之百确定的是，我们会发现很多东西，很可能包括与我们以前见过的任何东西都不相似的天体，因为我们正在进入未知的领域。所有主要行星都位于距离太阳 30 个地球距离以内。（一个日地距离称为天文单位，或 AU；这是天文学上一个标准的术语。）柯伊伯带延伸到大约 50 AU。但太阳的引力影响延伸到大约 100,000 AU。那里有大量的未探索空间！

太阳系的四个区域包含着惊人数量的未探索空间——几乎所有冥王星以外的区域都知之甚少。（图片来源：M. Brown/Caltech/R.Hurt/C.Powell）

天文学家对那里存在什么只有模糊的概念。大约 45 亿年前，巨行星的引力混乱将数万亿个小型冰体抛入那个遥远的区域。一些最终进入了一个称为“散布盘”的区域，它类似于柯伊伯带，但更大、更不稳定；一些最终进入了奥尔特云，这是一个巨大的休眠彗星库，据信它延伸到离下一颗恒星近一半的距离。

更大的天体也可能被抛出：行星核心、被驱逐的卫星，以及太阳系创生时期各种不稳定的残骸。第九行星，如果它确实存在，可能是那个混乱时代的幸存者。（关于早期混乱的完整记述，请参见此处。）大尺寸天体，可能与月球或火星大小相当，也可能是在柯伊伯带之外原地形成的。

计算机模型表明，太阳系远外区域必然富含散布的天体。我们确切地知道那里漂浮着很多东西，因为我们定期看到它的痕迹：当散布盘或奥尔特云中的天体受到干扰时，它们会坠向太阳并以彗星的形式出现。但彗星只是那里神秘群体的一个很小的（也许是非常有偏见的）样本。

我希望天文学家能找到第九行星，但如果他们找不到，我也不会太担心。第九行星可能不存在，但太阳系外外层无数其他奇特的居民无疑存在。它们是真实存在的，当我们最终看到它们时，它们将是壮观的。

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