被太陽發配邊疆的第九行星從哪來? 研究:絕對不是搶來的

作者 | 發布日期 2017 年 09 月 20 日 9:15 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

自從冥王星被踢出太陽系 9 大行星寶座後,學界對於另一顆假設存在的「第九行星」(Planet Nine)一直議論紛紛,雖然到目前為止還沒有科學家直接觀測到這顆星,但這不妨礙理論學家試圖弄清它如何出現在太陽系。由英國謝菲爾德大學天文物理團隊領導的研究最近用模型模擬證明,假設的第九行星「絕對不可能」來自其他行星系統,而是和太陽系一起形成,然後被太陽重力推到邊緣。



在讀這篇文章之前,你必須和多數科學家一樣,相信還沒發現的第九行星是真實的,因為也有一些科學家不以為然地說,「別把未證實的行星算進太陽系行星家族。」

第九行星(NASA 稱之為「Planet X」)是顆假想可能存在於太陽系外圍邊界的海王星外行星,大部分科學家都相信這顆行星真實存在,這樣才可以合理解釋太陽系邊緣的古柏帶與歐特雲內,數顆海王星外天體不尋常的軌道。

2014 年,美國天文學家查德‧處基羅、史考特‧雪柏在《自然》期刊發表十年以來的研究成果,論文中,兩位科學家寫道:「或許外太陽系有一個巨大的障礙物在搗亂。」他們假設這個障礙物是一顆離太陽遠達 250 AU(天文單位)的超級地球,它的重力會影響附近許多小天體的運行。

2016 年 1 月,加州理工學院的兩名天文學家麥克‧布朗(Mike Brown)、康斯坦丁‧貝提金(Konstantin Batygin)為這項說法提供進一步的支持,並提出「第九行星」具體的軌道參數,估算出這顆行星質量約為地球 10 倍(冥王星質量的 5,000 倍),直徑是地球的 2~4 倍,公轉週期約 1 萬 5,000 年,在一個狹長巨大的橢圓軌道上繞行太陽,天文學家相信它將在未來幾年首度發現。

關於第九行星的由來,過去主要有兩派說法,一派表示,它是年輕氣盛的太陽系從其他行星系統綁架過來再發配邊疆的俘虜,另一派則認為它原本就和太陽系同生,只是被太陽重力推到邊緣來個眼不見為淨。現在,由英國謝菲爾德大學天文學家理查‧帕克(Richard Parker)領導的研究表明,第九行星是太陽系從其他行星系統強取豪奪過來的可能性「幾乎為零」。論文發表在英國《皇家天文學會月刊》。

團隊對太陽系早期形成過程(即恆星苗圃階段)的各種情景進行模擬,結果表明,即使這個時期太陽系與其他星系的交互作用很常見,第九行星被捕獲的機率仍微不足道。團隊甚至將太陽系捕獲星際行星(註)的條件優化過,但年輕的太陽系終究只能從 10,000 個行星中,捕獲到 5~10 個位於現今第九行星軌道的流浪行星;且若再加入其他模擬條件,則捕獲星際行星的概率下降到零。理查‧帕克說:「即使太陽形成於非常活躍的環境,仍然不太可能捕捉到第九行星。」

▲ 第九行星(紅色虛線)的巨大橢圓軌道。(source:By nagualdesign (Own work, based on a video released by Caltech) [CC0 or CC0], via Wikimedia Commons

研究結果意味著,第九行星形成於太陽系內,但是被太陽重力強迫移到更大更遠的外部軌道。隨著排除了行星由來的錯誤腳本,研究人員也陸續提出太陽系演變的新問題。從什麼時候,我們知道所有行星都是從哪裡來的?它們一開始就形成在當前軌道,還是遷移至此?當研究人員越來越接近第九行星形成的真相時,或許就可以得到答案。

註:星際行星(Interstellar planet),又稱為流浪行星(Rogue planet)、遊牧行星(nomad planet)、自由浮動行星(free-floating planet)或孤兒行星(Orphan planet),是不圍繞任何恆星公轉,或只圍繞星系公轉的行星。

(首圖來源:NASA

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