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冥王星“归队”无望 太阳系“老九”何处寻

时间:2018-06-28 20:59:21   作者:   来源:科技日报   阅读:168   评论:0
内容摘要:   冥王星“归队”无望 太阳系“老九”何处寻  实习记者 翟冬冬  多年来,天文学家一直在争论太阳系是否真的存在第九颗行星――所谓的“行星九”(Planet Nine)。如近日美国密歇根大学科学家报告说,他们发现一颗遥远小行星2015 BP519的轨道角度非常奇特......
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  冥王星“归队”无望 太阳系“老九”何处寻

冥王星“归队”无望_太阳系“老九”何处寻

  实习记者 翟冬冬

  多年来,天文学家一直在争论太阳系是否真的存在第九颗行星――所谓的“行星九”(Planet Nine)。如近日美国密歇根大学科学家报告说,他们发现一颗遥远小行星2015 BP519的轨道角度非常奇特,认为该天体被一颗尚未现身的行星牵引到“异常轨道”。这一发现为“行星九”确实存在增加了新证据。但在最近召开的天文学会第232次会议上,科罗拉多大学研究人员却对此给出负面结论:“行星九”可能不是一个单体,只是许多小天体产生了类似行星的引力效果。

  从冥王星被降级以来,第九大行星这个称号一直被多方给予厚望,那冥王星或者“行星九”能满足这个愿望吗?

  命运多舛的冥王星

  88年前,美国天文学家克莱德・汤博观测到冥王星的时候,一定没想到它的命运会如此多舛。冥王星在1930年2月18日被发现,并以罗马神话中的冥王普鲁托(Pluto)命名。在当时,冥王星的发现自然引发许多关注,要知道这距离人们计算出海王星的时间已经过去了近百年。

  在希腊神话中Pluto是冥神的称号,据说他可以隐身。而冥王星呢,大概也具有这个技能,因为它距离太阳非常遥远,星光黯淡。当时研究人员根据其轨道、亮度和估算的反照率计算认为,冥王星的体积和地球相当,冥王星也因此进入行星行列。

  然而故事并没有就这么结束。上世纪90年代,观测技术的进步大大提高了发现太阳系外围天体的能力。研究人员在冥王星轨道外围被称为柯伊柏带的区域,陆续发现了很多和冥王星体积相似或者更大的“兄弟姐妹”。并且,对它进行重新测量的时候,发现冥王星的身材严重缩水,直径只有2000多公里,比月球还要小不少。

  此外,冥王星的轨道和其他行星的轨道也存在区别。其他行星的轨道偏心率和倾角大都很小,这使得它们的近圆形轨道几乎与黄道面在同一平面上。而冥王星轨道则具有高偏心率和高倾角,周期性地进入海王星轨道内侧。这让不少天文学家为之烦恼:如果冥王星算行星,那在柯伊柏带发现的其它天体算不算呢?

  当然故事的结果为人熟知。2006年,国际天文学联合会表示,一个天体要成为行星必须满足三个条件:位于围绕太阳的轨道上;质量足够大,以达到近似球形;自身有足够的引力,以清空其轨道附近区域的天体。显然,第三条标准让冥王星惨遭降级。

  至此冥王星被开除出行星家族,降级为矮行星,小行星编号为134340号。

  回归行星家族基本无望

  虽然已经离开行星队伍13年,但随着观测手段的进步,我们对于冥王星的认识也在不断深入,而对于冥王星是否应该重归行星队伍的争论也一直存在。

  2016年7月15日,对于冥王星观测来说无疑是特殊的一天。8:52分,历经26年酝酿的“新视野”号飞掠冥王星表面,照下第一张冥王星的全身照。这也是从1930年至今,我们第一次目睹冥王星的真容。虽然新的观测结果显示,冥王星体积比以前的估计值略大,但多数研究者认为,其观测结果难以对现有理论体系提出任何挑战。

  “基本不可能。”北京师范大学天文系副教授高健认为,按照现有的行星定义,冥王星重拾行星身份基本无望。“行星的定义要求其围绕太阳沿椭圆轨道运行,并且在运行的时候不受其它大天体的影响。而冥王星在实际运行中,轨道是受到海王星的影响的。虽然八大行星相互之间也存在引力作用,但行星的公转轨道是不受彼此的引力影响的。”

  南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇也表达了相似的观点,认为目前冥王星回归行星基本没有可能性。

  当然冥王星也有不少支持者,自2006年被除名后,冥王星的人气不降反升。至今在冥王星的最初发现地洛厄尔天文台,还设有一个投票箱,鼓励人们以募捐形式投票:你认为冥王星应该怎么称呼?选项有4个:行星;矮行星;其他;不管,我就是要支持洛厄尔!

  “行星九”身影扑朔迷离

  虽然冥王星回归行星队伍前途渺茫,但人类对于第九大行星的执着寻找还在进行。有科学家坚信“行星九”一直存在,如美国天文学家迈克尔・布朗和康斯坦丁・巴特金,他们认为目前虽然未能直接观测到“行星九”,但可以通过数学模型和计算机模拟推测它的存在,并认为“行星九”属于气态巨行星。

  高健介绍,现在主要是通过研究一批小行星的特殊运行轨道,来推测“行星九”的存在。这批具有特殊轨道的小行星绕太阳运行的方式和主带小行星的轨道方式不同,因此有研究者推测这可能是受到了周围某一较大天体的影响。

  如上述美国密歇根大学团队,他们使用计算机模拟太阳系来厘清这种奇特的倾斜轨迹如何出现。结果显示,如果太阳系只有八颗行星,2015 BP519的奇特轨道不可能出现;而当加入“行星九”后,该小行星的轨道与目前发现的情况几乎一样。他们认为,这可能是受到了未知大行星的影响。

  除了间接推测,研究人员还尝试通过直接观测来发现“行星九”的行踪。周礼勇介绍,直接观测主要有两种方法,第一种是从以往的照片中找。因为在冥王星降级之前,还不存在寻找“行星九”的说法,所以如果即使以前遇到过也有可能忽略了。现在有课题组正在做这方面的工作,从以前的数据中搜寻“行星九”的身影。目前相当一部分数据已经完成,但由于数据量巨大,相关工作还在进行中。另一种则是利用较大的望远镜针对特定天体进行直接观测,但由于望远镜的使用时间有限,观测范围广,这项工作也在进行中。

  “行星九”至今扑朔迷离,还有一种可能是它并不存在。比如有一种理论认为,海王星之外的第九大行星可能扰乱了小行星塞德娜以及其他天体的轨道。但科罗拉多大学雅各布・弗莱西格(Jacob Fleisig) 的最新研究成果,驳斥了“行星九”的存在。“你会看到一堆小天体的轨道处在太阳的一边。它们的轨道会撞击到更大的天体,导致其轨道从椭圆形转变为更圆的形状。”这意味着,等待发现的是数以千计的小天体,而不是“行星九”。

  周礼勇介绍,目前有不少研究人员对“行星九”的存在持怀疑态度。一种观点认为现在研究的这批具有特殊轨道的小行星,样本数过少不足以说明问题;另一种观点认为以现有的机制,很难理解第九大行星存在的合理性:为什么一个体积庞大的行星会距离太阳如此的遥远?因为离太阳越远,物质密度越低,演化速度也越慢,所以很难想象它能“成长”成一颗行星。而如果它是一颗从外部飘来的流浪行星,我们目前对于俘获它的机制并没有很好的解释。此外,如果“行星九”真的存在,其质量约为十个地球质量,根据它距地球的距离推测其亮度约为22等,而这个亮度目前部分望远镜应该是可以观测到的。


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