从2006年开始,国际天文学联合会正式定义了行星的概念,将冥王星排除在行星范围之外,将其归类为矮行星。科学家想找到太阳系的第九颗行星。
许多人对太阳系的结构模糊不清。太阳系可以分为三层,其中一层是内太阳系,主要包括行星和小行星;另一部分是外太阳系。一些天体绕着海王星轨道外的太阳公园运行,构成了柯伊伯带。其他天体离太阳更远,轨道面更倾斜,构成所谓的离散圆盘。在离散的圆盘外,有一大群小天体,构成了奥尔特云,它可以延伸到大约10万亿公里外,近一光年远!
邓肯在1988年证明了柯伊伯带是短周期彗星的主要来源,而奥尔特云是长周期彗星的主要来源。冥王星是人类发现的第一个柯伊伯带天体。
为什么科学家几乎确认了太阳系第九行星的存在?这与科学家发现的Sedna和2015 TG387有关。
2003年11月14日,当帕洛玛山天文台在黄道上寻找离散的天体时,塞得纳首次被位于圣地亚哥东北部的帕洛玛山天文台的塞缪尔·奥斯钦望远镜观测到。冥王星被列为矮行星后,科学家认为塞德纳将取代冥王星。但赫歇尔空天文台2012年的观测结果显示,塞德娜的直径为995±80km,小于守护者的直径。
科学家们正在观察塞德娜在一个无法解释的神秘的偏心轨道上。这说明似乎有一个大天体在扰乱它们的轨道,最好的解释是有一个离柯伊伯带足够近的大行星,可以通过引力吸引和影响柯伊伯带内的天体,但离内太阳系足够远,不会影响最近的行星。
后来,通过计算机模拟,科学家们假设Sedna真的受到了这样一颗行星的引力影响,并在此基础上计算出了所谓“第九颗行星”的可能轨道,甚至预测了这颗超级地球在天空中的可能位置空。
后来根据模拟轨道,科学家利用超级望远镜巡天空时发现了2015 TG387,这是属于内奥尔特云的天体,相当于地球到太阳距离的80倍,海王星到太阳距离的2.5倍左右。
G387的轨道比地球轨道长2000多倍。在最远的一点,这个天体可以距离太阳3500亿公里,最晚也不会在100亿公里内靠近太阳,这几乎是海王星到太阳距离的两倍。这意味着它的轨道非常椭圆,绕太阳一周需要4万年。当TG 387在2015年最后一次接近太阳时,猛犸象和洞熊正在欧亚大草原上漫步。
TG387的发现和轨道定向验证了“第九行星”的假说。
2003年发现的Sedna、2012年发现的VP113、2015年发现的TG387在轨道上有一些相似之处。这些轨道的近日点方向往往会向某一个方向汇聚,而这些天体又远离太阳系内部的太阳,因此不可能受到八大行星引力的影响。这意味着有一个大的天体,将这些天体推向相似的轨道。理论上可能存在的第九大行星,质量约为地球的5 ~ 20倍,轨道偏心率极高。在轨道的最远点上,从太阳到地球的距离可以达到地球到太阳距离的250倍以上。
一些科学家认为,2015年的TG387或多或少帮助他们缩小了搜索范围。他们推测第九颗恒星的位置与2015 TG387的轨道相反,并形成重力共振,清理和维持这些奇怪而平坦的轨道。
那为什么人类这么久还没有发现第九颗行星呢?因为太阳系太大,到目前为止我们还无法深入探测柯伊伯带和奥尔特云。
和1977年发射的旅行者1号一样,按照旅行者1号目前17公里/秒的速度,至少需要520年才能到达奥尔特云。对于速度为15.4公里/秒的旅行者2号来说,它将在580年后进入奥尔特云。如果你想从奥尔特云的一侧进入,然后从另一侧退出,还需要3万年,2025年旅行者1号将完全与地球失去联系。
许多行星的发现首先是计算和观测的,比如谷神星的发现。1776年,德国数学老师大卫·提丢斯计算出行星与太阳的距离比为0.4、0.7、1、1.6、2.8、5.2、10、19.6……这个定律后来被称为“提丢斯-彼得定律”。
然而,研究人员发现数字“2.8”没有对应的行星。火星和木星之间有没有未被发现的天体?后来数学家高斯利用“最小二乘法”的运算法则计算出它的轨迹。在高斯的预言下,1801年天文学家观测到了谷神星。
目前,各国都在开展巡天工程,不仅探索宇宙加速膨胀的机制,还在寻找第九行星,长期观察分析那些遥远的星系,寻找那些运动非常缓慢的天体。也许有一天,随着天文学家继续寻找,第九颗行星将浮出水面。
第九行星将使人类能够重新审视太阳系,这对人们了解太阳系的基本结构、形成和演化具有重要的科学意义。如果能找到的话,大概会以希腊或罗马的神命名,就像太阳系其他天体一样。