第九行星真的存在嗎?

作者 | 發布日期 2017 年 07 月 01 日 0:00 | 分類 天文 follow us in feedly

究竟,第九行星真的存在嗎?科學研究就是這麼的有趣,在真正的結論出現前,充滿變動。




想像中的第九行星,是一個在潛伏在太陽系邊緣的黃道天體,質量約為地球的 10 倍。去年行星科學界最大的新聞,就是兩個天文團隊都宣稱──如果第九行星存在,那就可以解釋目前觀測到的數個遙遠小天體分布情形。

第九行星的理論,一開始是在 2014 年,由卡內基研究所(Carnegie Institution)的 Scott Sheppard 及雙子星天文台(Gemini Observatory)的 Chad Trujillo 兩位天文學家提出。他們找到了幾個近日點是海王星軌道 2 倍以上的天體,軌道非常特殊,他們提出的假說認為:一顆數倍地球質量的行星所造成的重力微擾,能夠解釋這些天體的存在。

發現鬩神星(Eris)而讓冥王星從行星行列除名的天文學家 Michael Brown,和同事在去年發表了一篇第九行星理論論文,也引起媒體爭相報導。不過以現有的觀測技術,天文學家要觀測到這顆又遠又暗的天體,實在是相當困難。

但是現在,一個名為「外太陽系起源巡天計畫」(the Outer Solar System Origins Survey,簡稱 OSSOS)的國際研究團隊,利用加法夏望遠鏡(Canada-France-Hawaii Telescope)所得到的觀測資料,並沒有找到支持這第九行星假說的證據。相反的,這個團隊的研究顯示,這顆行星只是一個統計學巧合所造成的假像,如果用不同角度來推論這個數字的話,第九行星就不需要存在了。

此研究結果已在 6 月被《天文學期刊》(Astronomical Journal)接受。加拿大維多利亞大學(University of Victoria)的博士生 Cory Shankman──也是此篇論文的第一作者──在媒體上表示:「我們不需要一個額外的行星,就能夠解釋我們巡天的觀測資料。」

這個巡天計畫最主要是想了解海王星外星體(Trans-Neptunian Objects)──又俗稱古柏帶星體(Kuiper Belt Objects,KBOs)──的分布與特徵,而不是要找尋第九行星的存在證據。

這個計畫的主持人──英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)的教授 Brett Gladman 在團隊討論中就提到:「這個研究成果其實相當意外,這個計畫在第九行星被提起前就開始了。由於這個計畫校正非常完整,所以能夠提供絕佳的機會,驗證第九行星的假說。」

從 2013 年開始的 4 年內,「外太陽系起源巡天計畫」找到了超過 830 顆海王星外天體,而且都有非常準確的軌道量測。這個巡天最難能可貴的地方,就是它測量了觀測方向及深度上的偏差,因此能夠準確估計這些遙遠天體的分布。

觀測上的偏差對於很遠很暗的海王星外天體來說,其實非常嚴重──就像是當你在半夜 2 點去買消夜時,看到一棟大樓的燈只有一兩戶亮著,並不代表其他房子沒住人。假如一個人沒做過時間偏差的校正,就下了沒什麼住戶的結論,這樣的結論就會有誤導的嫌疑。

Cory Shankman 在媒體上也表示:「我們的研究結果讓我們知道,所見即所得不一定是對的。」研究團隊利用這些詳細的偏差量測,去校正計畫所找到的其中 8 顆天體,這 8 顆天體的的軌道都類似 Michael Brown 團隊所設定的條件。分析結果發現,其實不用第九行星存在,就能夠解析目前的觀測。但是他也強調,這個結果並不是說未知的行星一定不存在。

而 Michael Brown 在媒體上對此研究結果則表示不一樣的意見,並提起他與同事今年發表的論文,認為觀測誤差並不能解釋目前的軌道分布。他說,兩個團隊都是對的,只是採用不同的觀測資料及方法進行分析。但是他覺得「外太陽系起源巡天計畫」團隊似乎不怎麼喜歡第九行星,而且將支持第九行星存在的資料往反對的方向解釋。

這個現代行星科學的爭論其實非常有趣;理論學家提出好像可以解釋觀測現象的模型,但是觀測學家則證明觀測現象其實有偏差。究竟孰是孰非,現在其實還沒有定論。

我們團隊在發表這篇論文時非常小心,因為我們的主要論述並不是抨擊第九行星的理論,而是陳述我們從觀測上看到了什麼,畢竟在學術界樹立敵人是沒有好處的。但是筆者非常同意 Cory Shankman 在草稿中的論文題目:「不要把還沒孵出來的行星算在行星行列裡。」

原始論文:OSSOS VI. Striking Biases in the detection of large semimajor axis Trans-Neptunian Objects

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:UVic news)