两种红外太空望远镜数据显示，太阳系可能存在新的行星

摘要：虽然还没有掌握确切的证据，但我们推测在太阳系的海王星外侧，可能存在一个未知的行星“第九行星（Planet Nine）”，尽管有时会有人声称发现未知行星，但都是基于单独的望远镜数据，还没有基于两者及以上的望远镜数据形成观测报告的例子。

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主译：余路汉

校对：酥油饼

审核：牧夫天文校对组

美编：苏奕月

后台：李子琦

原文链接：

Planet Nine

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虽然还没有掌握确切的证据，但我们推测在太阳系的海王星外侧，可能存在一个未知的行星“第九行星（Planet Nine）”，尽管有时会有人声称发现未知行星，但都是基于单独的望远镜数据，还没有基于两者及以上的望远镜数据形成观测报告的例子。

图1：太阳系外部边缘存在的未知行星的想象图。（Credit: Caltech & R. Hurt（IPAC））

以台湾省国立清华大学潘庭苇（Terry Long Phan）研究员为首的研究小组，根据红外天文望远镜“IRAS”和“AKARI(日本宇宙航空研究开发机构的红外巡天卫星)”时隔23年的观测数据的分析，调查了具有九号行星性质的候补天体。其结果显示，发现了一个可能是行星的天体。

现阶段，暂时还不清楚这个候补天体是否真实存在。再加上目前还无法在天体发现报告中确定其不可或缺的公转轨道，因此它即便真实存在，也需要进一步的观测数据来确定其是否真的是行星。

太阳系边缘存在“第九号行星”吗

太阳系的行星数量，以现在的定义来说是8个。曾经是第九行星的冥王星，在2006年基于行星定义原则，被除去了行星之名。

图2: 众所周知，紫色表示的太阳系外天体的公转轨道分布不均匀。为了解释这种偏向，提出了用黄色表示的行星九号的公转轨道。（Credit: Caltech & R. Hurt（IPAC））

但是，如果对海王星外侧的“太阳系外天体”进行调查，就会发现其公转轨道的性质存在很大偏差。这种偏差的原因有各种各样的意见，但是由于天体引力而导致公转偏移的意见有着一定的支持率。

如果存在那样的天体，那么它一定有着足够大的体积和超强的引力，从而将周围的天体一扫而光。拥有这样特性的行星，则能够称之为“第九行星”。就像英文的Planet Nine所直译的样子，就是简单的“第九个新行星”，天文学家通常将其称为“影响太阳系外天体位置的行星”。此外，在其狭义意义上，也有天文学家用它表示拥有特定公转轨道的行星。（※）

※……为了与具有特定公转轨道的狭义行星九号区分开来，有时会使用自己的名称，例如“行星X （X不是罗马数字10，而是表示未知的X）”或“柯伊伯带行星”。

然而，并不是所有的天文学家都对行星九号的存在持肯定态度。由于在太阳系外缘被发现天体的数量少之又少，所以也有天文学家认为公转轨道的偏差只是单纯的观测偏差，随着发现数量的增加，这种偏差就会消失。

不管怎么说，即使行星九号真的存在，它的公转轨道离太阳很远，用可视光线观测的可能性几乎为零。使用红外线观测的话，即使是距离遥远的行星也有可能被发现，但是由于在夜空中的外观运动非常缓慢，要证明观测到的候选天体围绕太阳运转是非常困难的。

此外，比起单独望远镜观测我们更期望候选天体被多台望远镜观测。每个望远镜的性能和观测波长都不同，所以如果用不同的“眼睛”观察同一个候选天体，就表示它很可能存在，而不是幻觉。例如，2021年，有人认为在距离太阳338亿公里（225±15天文单位）处有一个质量为地球3 - 5倍的行星候选天体，但这只能通过一台红外望远镜的观测数据发现。其他望远镜都没有发现。

多架望远镜观测到的行星候选天体

国立清华大学潘庭苇（Terry Long Phan）等人的研究团队比较了2个红外线太空望远镜的观测数据，探索了可能成为“行星九号”的候选天体。一个是美国航空航天局（NASA）、荷兰航空宇宙计划局（NIVR）、英国的理工研究理事会（SERC）共同开发的1983年发射的“IRAS”的数据，另一个是日本的宇宙航空研究发射机构（JAXA） 2006年发射的“AKARI”号的数据。

IRAS在1983年、akari在2006年到2007年进行了扫天观测（观测夜空的广阔区域），两者的观测数据间隔了23年。如果行星九号确实存在，通过比较两者的观测数据，可以从其外观位置的运动中检测到。

在迄今为止的研究预测中，“行星九号”的公转轨道为椭圆形，目前的位置距离太阳约700 ~ 1000亿公里（500 ~ 700au），质量很可能是地球的7 ~ 17倍。如果我们假设行星九号拥有这些属性，就可以预测其在夜空中的视觉运动和红外线观测时的亮度。也就是说，如果寻找到符合预测属性的天体，就有可能是行星九号。

不过，这并不是人们第一次将IRAS与AKARI观测数据进行比较的研究，2022年也有其他研究人员进行了分析。当时的研究并没有发现被称为行星九号的天体。原因之一是不能排除来自宇宙空间气体的红外线辐射的可能性。

图3：IRAS（左）和akari（右）拍摄的同一天空区域的红外线观测数据。图像中显示的天体与行星九号预测的红外线亮度和外观位置移动非常一致。（Credit: Terry Long Phan, et al.）

此处，潘庭苇等人使用了与2022年研究中使用的不同的akari观测数据。缩小外观位置和红外亮度与理论一致的辐射源范围后，总共发现了13个有趣的候选天体。随后研究团队对这些天体进行了进一步的详细调查，其中只有1个作为有力候补保留了下来。

该行星候选天体在IRAS和akari中都被检测到，并且在红外线中的亮度和波长性质相似，并且被认为不太可能是气体误测。此外，研究团队推断它可能正在以被认为是围绕太阳旋转的速度移动。与迄今为止发现“行星九号”的报告相比，在被两个红外线太空望远镜探测到这一点上，确证度稍微高一些。

要弄清这次发现的天体的真面目还需要

一段时间

现阶段还不能确定此次发现的候选天体是否就是行星九号。仅凭这次的观测数据，不仅无法确定它是否为实际存在的天体，也无法确定其公转轨道，这是决定它是否为行星的重要因素。需要特别注意的是，上一章列举的与太阳的距离和质量是基于过去的研究，为了缩小红外线辐射源而假定的值。这不是这次观测中新发现的值。

因此，现在还不能将这个天体称为行星九号。此外，没有参与这项研究的天文学家已经提出了异议和反对。比如GaryBernstein指出，仅凭这些观测数据很难分辨这些候选天体是行星，还是与小行星、恒星、星系等无关的天体，或者是噪点。

另外，即使这次发现的天体确实存在，并且具备足以被称为行星的要素，也有可能是与“行星九号”不同的行星。提出“行星九号”存在的天文学家之一Michael E. Brown独自计算了此次发现天体的公转轨道，并预测其轨道倾角约为120度的逆行轨道。这与行星九号预测的15 ~ 20度轨道倾角相差甚远。此外，如果该公转轨道预测正确，则不会影响太阳系外天体公转轨道的偏转。

与Brown共同预测行星九号的KonstantinBatygin认为，即使这个行星真的存在，它也不是Brown和Batygin所预测的行星九号，而是所谓的“行星8.5”。应该称为具有其他属性的行星。而且，这次发现的天体和行星九号相互产生重力影响，使轨道变得不稳定。如果这次发现的天体是实际存在的行星，那么它就无法与“行星九号”共存，甚至有可能将其排除。

无论如何，仅凭这些观测数据我们无法确定天体的存在或属性，尽管这是一个有趣的发现，暗示了新行星的存在。已经开始运作的托洛洛山泛美天文台（智利）布兰科4米望远镜上安装的“暗能量摄像机（DECam）”，以及计划在2025年内初光（观测开始前的调整）的智利“薇拉・鲁宾天文台”，以及即将发射的“南希·格雷斯·罗曼太空望远镜”等最新、次世代望远镜，都能切实缩小行星九号存在的范围。而我们很快就会知道太阳系边缘是否存在行星。

责任编辑：甘林

牧夫新媒体编辑部

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