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冥王星外还有两颗行星?

在冥王星轨道以外,可能至少隐藏着两颗太阳系行星。它们的引力作用影响了海王星外已知天体的轨道分布。图片来源:amazonaws.com

在冥王星轨道以外,可能至少隐藏着两颗行星,它们的引力作用决定了海王星外已知天体古怪的轨道分布。这一结论是西班牙马德里康普顿斯大学(Complutense University of Madrid)和英国剑桥大学(University of Cambridge)的科学家,通过数学计算而得出的。如果得到证实,这个假说可能会颠覆太阳系的模型。

天文学家已经花了几十年时间来争论,太阳系中是否还存在尚未被发现的、处在冥王星轨道以外的黑暗行星。按照最近所作的计算,想要解释已知的那些极端海王星外天体(ETNO)的轨道,太阳系里就必须存在不止一颗,而是至少两颗尚未被发现的遥远行星。

目前公认的太阳系理论认为,在海王星轨道以外穿行的这些天体,轨道分布应该是随机的。再加上某种观测偏差,它们的轨道必须满足一系列特征:轨道半长轴接近150天文单位(1天文单位相当于地球到太阳的平均距离),轨道倾角几乎为0°,近日点辐角也要接近0°或者180°。

然而,在现已发现的十多颗极端海外天体当中,实际情况却大不一样:它们的轨道半长轴相差极大(介于150天文单位和525天文单位之间),轨道倾角的平均值约为20°,近日点辐角则是–31°,没有任何一个天体接近180°。

这项研究的合作者、马德里康普顿斯大学的科学家卡洛斯·德拉富恩特·马科斯(Carlos de la Fuente Marcos)解释说,“这些天体出人意料的轨道参数让我们相信,某种不可见的力量在改变这些ETNO轨道参数的分布。我们认为最有可能的解释是,在海王星和冥王星以外还有其他未知的行星。”

这位天体物理学家补充说,“考虑到我们掌握的数据非常有限,未知行星的具体数目现在还未知,但我们的计算暗示,在我们太阳系的疆域之内,至少还有两颗行星,甚至更多。”

为了从事这项研究,科学家分析了一种被称为“古在机制”(Kozai mechanism)的效应,即一个较大天体施加的引力扰动,会对另一个小得多的遥远天体的轨道施加影响。作为参考,他们以96P彗星梅克贺兹一号(96P/Machholz1)为例,分析了木星的引力如何通过古在机制影响它的轨道。

尽管这些科学家得出的结论让人吃惊,研究者也意味到,他们的数据要面对两个问题。一方面,他们的结论与当前太阳系形成模型的预言相悖。太阳系形成模型宣称,在海王星轨道以外没有任何其他行星沿圆形轨道环绕太阳旋转。

然而,最近阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵(ALMA)射电望远镜已经在金牛座HL星周围超过100天文单位的地方发现了有行星正在其中形成的物质盘。这颗恒星比太阳更年轻,质量也更大。这一发现暗示,行星可以在距离恒星系统的中心上百天文单位以外的地方形成。

另一方面,研究团队承认,他们的分析所依据的样本天体数量太少(确切地说,只有13个),但他们指出,未来数月,会有更多结果陆续发表,样本数量也会更多。德拉富恩特·马科斯说,“如果得到证据,我们的结果可能会是天文学中一场真正的革命。”

2015年,美国的两位科学家在奥尔特云中发现了一颗矮星行星,名为2012 VP113。两位发现者认为,它的轨道可能受到一颗又黑又冰的超级地球的影响,它的大小可以达到地球的10倍。

相关研究论文,最近发表在《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)上。(编辑:Steed

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发布于2015-01-16, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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