太阳系到底存在第九大行星么？

大家小时候都学过，太阳系有九大行星，第九大行星就是最小的冥王星。但是这一说法后来被改写了。2005年1月份，加州理工大学 Palomar 天文台的Mike Brown发现了一颗天体，后来被命名为Eris。它的质量比冥王星还要大27%，但是轨道比冥王星远了大约三倍。Eris的发现带来了一个麻烦的问题，它是不是行星，如果它是行星，那么其他围绕太阳运行的球形小天体是不是也是行星？如果它不是行星，那么冥王星呢？这引起天文学界的一场大讨论，该如何定义行星？故事的结局当年也被媒体炒的沸沸扬扬，最终，国际天文学会给出了太阳系行星的定义：1.必须围绕太阳运动，2.拥有足够大的质量从而依靠自身引力成为球体，但是质量又不能大到能够引发内部的核反应，3. 必须能够清除轨道周边运行的小天体。冥王星因为不符合第三条，被踢出了行星的序列，成为了矮行星。Mike Brown的新发现使得我们失去了第九大行星，从此太阳系就只有八大行星了。2010年Brown还写了一本书，名叫《我是如何杀掉冥王星以及为什么会这样》。在当时，如果有人问他太阳系还会有第九大行星么？Brown一定会说：“不可能了，太阳系只有八大行星，不可能发现更多的行星了。”

然而11年之后，2016年的1月份，Mike Brown和他的同事加州理工大学的天文学家Konstantin Batygin发表了一项新的研究，他们发现柯伊伯带中一些矮行星和小天体的扁长轨道在近日点附近会相交在一起，这个现象最早由Trujillo和 Shepard在2014年发现2012 VP113时就注意到了，当时他们就推测可能存在一个未知的质量很大的天体导致这个小天体形成这样的轨道构型。后来更多这类轨道的小天体被发现，Batygin和Brown通过分析这些轨道，基于数学模型和计算机模拟，他们认为在太阳系的外围远离冥王星的地方存在一颗轨道扁长的巨大行星，这个星球的引力可以解释这些柯伊伯带小天体的独特轨道 （见下图）。它的质量大约是地球质量的10倍，它的轨道比海王星的轨道远了大约20倍，它围绕太阳一圈大约需要10,000至20,000地球年。如果这颗预言中的行星被发现，它将成为真正的第九大行星。

理论模型预言的第九大行星的轨道。图片来自于Caltech / R. Hurt (IPAC)

NASA行星科学部主任Jim Green（现为NASA首席科学家）评论说：“作为一个行星科学家，我对于可能存在一颗新的行星感到非常兴奋。但是这并不是说发现或者探测到了一颗新行星，现在说确实存在第九大行星还为时尚早。我们现在看到的研究成果只是数学模型的预言，这只是一个开始，可能最终会取得令人兴奋的结果。”

天文学家随后开始利用望远镜在预测的轨道上搜寻这颗行星，虽然它的轨道距离太阳非常遥远，根据计算，现有的望远镜有能力探测到它的存在。如果它在轨道的最远端，就需要世界上最大的望远镜比如Keck望远镜、Subaru望远镜，当它离得近些，好多望远镜都有机会发现它，当它离太阳最近时，甚至很多天文爱好者的望远镜都能勉强观测到它，所以有可能在以前的观测中已经发现了它的踪迹，只是我们不知道而已。Brown说：“我很渴望能够发现它，如果别人发现了它，我也会非常兴奋。我们希望我们的研究能够激发大家的兴趣，一起去搜寻它，这也是我们发表论文的原因。”

现在的搜寻工作主要是利用夏威夷的Subaru望远镜，因为它有足够的灵敏度可以观测非常暗弱的天体，同时它还有较大的视场可以大大缩短搜寻所需的观测时间。Batygin 和Brown以及 Trujillo和 Sheppard两个团队合作在从事这项搜寻工作，另外他们还在已有的观测数据中搜寻，包括其他研究团队在不同的观测数据库中搜寻。不过迄今为止，”第九大行星“还尚未被观测到。

如果你想了解搜寻第九大行星的最新进展，可以关注这个网站http://www.findplanetnine.com。

从第九大行星遥望太阳（想像图）。图片来自于Caltech/R. Hurt (IPAC)

参考资料：

http://www.caltech.edu/news/caltech-researchers-find-evidence-real-ninth-planet-49523

https://www.newyorker.com/tech/elements/discovering-planet-nine

https://en.wikipedia.org/wiki/Planet_Nine

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-6256/151/2/22