我們可能正處於發現真正第九行星的邊緣

大多數天文學家都渴望發現一顆行星，但 邁克·布朗 可能是唯一一位為自己“殺死”了一顆行星而自豪的人。由於他的研究，太陽系的第九大行星冥王星被從萬神殿中移除——公眾對此表示強烈抗議。你怎麼能修改我們的童年？你怎麼能亂動我們的天文館？

大約10年前，布朗的女兒——當時大約10歲——提出了一個他可以尋求救贖的方法：去尋找另一顆行星。“當她這麼說時，我有點笑了，”布朗說。“在我的腦海裡，我想，‘這永遠不會發生。’”

然而，布朗現在可能正處於實現女兒願望的邊緣。他和其他人過去十年收集的證據表明，外太陽系正在發生一些奇怪的事情：遙遠的亞行星天體被發現在軌道上，這些軌道看起來像是被塑造過的，由一種看不見的引力排列而成。根據布朗的說法，這種力來自第九行星——一顆比地球大但比海王星小的行星。

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沒有人找到 第九行星。如果它真的在那裡，那麼它就太遙遠、太微弱了，幾乎任何現有的望遠鏡都無法發現它。但這即將改變。一臺新的望遠鏡，位於智利的 薇拉·C·魯賓天文臺，即將睜開它的機械眼睛。當它睜開眼睛時，它應該會捕捉到數百萬個以前未被探測到的天體現象，從遙遠的超新星到近地小行星——以及至關重要的是，圍繞和超越冥王星的數萬個新天體。

如果布朗的隱藏世界是真的，魯賓幾乎肯定會找到它，或者找到它存在的強有力間接證據。“在頭一兩年，我們將回答這個問題，”北愛爾蘭貝爾法斯特女王大學的行星天文學家梅根·施瓦姆說——也許，太陽系將再次擁有第九顆行星。

冥王星於 1930 年被發現，似乎一直是一顆孤獨的行星，位於太陽系的邊緣。但在 2000 年代初期，天文觀測者發現冥王星有伴了：在對那片荒涼邊疆的調查中，其他與它非常相似的覆蓋著冰霜的世界不斷湧現。2005 年，加州理工學院的天文學家布朗和他的兩位同事使用加州帕洛瑪天文臺，窺探到了一個遙遠的軌道，這將改變我們對太陽系的認知。

那個軌道是 鬩神星。它非常遙遠——距離太陽是地球的 68 倍。但直徑約為 1,500 英里，僅比冥王星略大。“當我發現鬩神星並計算出它可能有多大時，我就想，‘好吧，就這樣了。遊戲結束了，’”布朗說。要麼鬩神星將成為一顆新行星，要麼 冥王星並非我們所想。

發現第九行星將是巨大的。這樣的發現可能會改變我們對太陽系過去的認知。

2006 年，國際天文學聯合會的官員們決定，要符合行星的資格，一個天體必須繞恆星執行，必須有足夠的質量讓引力將其擠壓成球體，並且必須有一個清晰的軌道。冥王星與一大群其他更小的天體共享其軌道鄰域，未能克服第三個障礙。冥王星變成了“矮行星”——但它的降級並沒有使它或其遙遠的同伴對天文學家的吸引力降低。

冥王星和鬩神星是柯伊伯帶的成員，柯伊伯帶是一個大致呈甜甜圈形狀的環狀結構，由太陽系形成初期遺留下來的冰碎片組成。還有無數個與它們一樣的世界，被稱為海王星外天體，但它們很難被看到。

儘管如此，在 2000 年代初期，布朗和他的兩位鬩神星共同發現者，北亞利桑那大學的查德威克·特魯希略和耶魯大學的大衛·拉賓諾維茨，發現了他們相當份額的天體。他們在 2004 年宣佈了其中一顆，名為 塞德娜。它離太陽最近的距離是 76 個天文單位，或 AU（1 AU 相當於地球到太陽的平均距離），這遠得令人難以置信，站在上面的人可以用針頭擋住太陽的強烈光芒。那時，它是太陽系中探測到的最遙遠的天體。事實上，它位於柯伊伯帶之外，只能被看作是一個在恆星之間移動的模糊小點。有些人將塞德娜稱為極端海王星外天體，或 ETNO。儘管定義不明確，但 ETNO 是第九行星傳奇故事中的關鍵角色，第九行星也被稱為 X 行星。“塞德娜是我們發現第九行星的第一個線索，儘管我們當時沒有意識到，”布朗說。

2014 年，特魯希略（當時在夏威夷的雙子座天文臺）和華盛頓卡內基科學研究所的天文學家斯科特·S·謝潑德發表了一篇關於塞德娜和另一個名為 2012 VP₁₁₃ 的遙遠天體的 論文，後者離太陽最近的距離驚人地達到了 80 AU。兩者都在 太陽圈頂層 來回穿梭——太陽圈頂層是我們太陽系的假定邊界，它將太陽的磁化風與恆星之間的氣體和塵埃分隔開來，星際空間從那裡開始。“這兩個天體是獨一無二的，”謝潑德說。它們似乎是無法解釋的。

塞德娜和 2012 VP₁₁₃（以及其他一些類似的奇怪天體）都位於軌道上，這些軌道非常伸展和遙遠，以至於某種引力的影響一定將它們定位在那裡，並鋪設了它們圍繞太陽的奇怪軌道高速公路。但那“某種東西”是什麼呢？在這些距離上，包括海王星在內的巨行星的巨大引力場對它們沒有任何顯著的影響；唯一應該影響它們軌道的是太陽。

“這些天體位於一個死區，”謝潑德說。他和其他人認為，必須呼叫一個看不見的引力作用者來解釋這些異常的旅行者。2014 年，謝潑德和特魯希略提出，塞德娜、2012 VP₁₁₃ 和其他同伴可能由於一顆隱藏的行星——質量在地球的 2 到 5 倍之間——而擁有這些外圍軌道，這顆行星正在拉扯它們，並隨著時間的推移逐漸改變它們原始軌道的形狀和位置。

找出這是否屬實的最佳方法是使用這些 ETNO 及其軌道“作為外太陽系的引力探測器，”謝潑德說。這個想法吸引了布朗，他將謝潑德和特魯希略 2014 年的研究帶到了加州理工學院的走廊，找到了天文學家康斯坦丁·巴蒂金。布朗更像是一位夜空觀測者，而巴蒂金是一位理論家，他想知道太陽系的地形圖為何如此。他說：“我從解決觀測難題中獲得極大的樂趣。對我來說，刺激在於提出計算結果，並用資料對它們進行實戰檢驗。”

布朗和巴蒂金仔細研究了六個 ETNO，並 注意到 了一些奇怪的事情正在發生。與八顆已知的行星不同，它們的軌道近似圓形，並且沿著同一個扁平平面（稱為黃道面）定向，這六個天體（包括塞德娜）的軌道是橢圓形的，並且相對於黃道面傾斜了約 20 度。這六個天體也在同一空間區域最接近太陽。它們都太遠了，超出了海王星的引力範圍，但似乎有什麼東西塑造了它們的軌道。

布朗和巴蒂金的計算機模型表明，唯一合理的 可能性 是一顆隱藏的行星，其質量是地球的 5 到 10 倍，軌道遠達 700 AU。這個世界，也許是在太陽系混亂的早期從較溫暖的範圍內流放出來的，設法緊抓著太陽的引力繩索。當它在遙遠的黑暗中旋轉時，它對那些經過的六個天體施加了自己的引力影響，將它們聚集到相似的、奇怪的新軌道上。

自 2004 年發現塞德娜以來，關於一顆巨大的、隱姓埋名的行星的概念已經出現過幾次。但布朗和巴蒂金 2016 年 發表的論文 釋出了他們的計算結果，這是一個明確的號召：我們確信第九行星就在那裡。現在我們所需要做的就是找到它。

尋找一顆失蹤的行星本質上是很奇特的。“太陽系中有多少顆行星？”施瓦姆問道。“這應該是一個簡單的問題，對吧？但事實並非如此！”

發現第九行星將是巨大的。除了安慰那些仍然為冥王星降級而哀悼的公眾之外，這樣的發現可能會改變我們對太陽系過去的認知。施瓦姆說，柯伊伯帶內和更遠的天體都是“行星形成後遺留下來的遺蹟”。“它們告訴我們太陽系中基本上已被抹去的隱藏曆史。”行星是否設法在離太陽那麼遠的地方形成，還是它們遷移到那裡？大多數關於行星圍繞其他恆星執行的演示模型都包括某種型別的迷你海王星。“我們沒有一顆，這非常奇怪，”她說。

如果第九行星存在，那麼它與地球相比是巨大的——布朗的最佳猜測是它的質量徘徊在地球的 7 倍左右。但它太遙遠了，超出了大多數望遠鏡的探測能力。一般來說，天文臺有兩種選擇：擁有廣闊的視野，以便一次看到更多的夜空；或者擁有更大的鏡子，以便從較小的區域收集更多的光線，並看到遙遠、微弱的天體。太空相當廣闊，因此試圖放大它的一小塊區域，希望找到單個天體，極不可能成功。

許多天文學家——不僅僅是布朗、巴蒂金、謝潑德和特魯希略——都 嘗試尋找 過。已經 發現 了更多 ETNO，包括 Goblin（在 2015 年萬聖節前後發現）、Farout 和 FarFarOut——為第九行星獵手們提供了更多引力探測器進行研究。但迄今為止，第九行星本身仍然讓他們難以捉摸。

當然，也有可能他們找不到它，不是因為第九行星隱身，而是因為它不存在。在過去的十年中，各種替代假設湧現出來，試圖解釋塞德娜及其同類群體的奇怪聚集軌道。

一種可能性是存在第九行星，但不是典型的第九行星；相反，它是一個相當小的天體——火星大小——它位於太陽系最外層邊界的其他地方。2017 年，亞利桑那大學的軌道動力學研究員凱瑟琳·沃爾克認為，各種海王星外天體的軌道 暗示 在柯伊伯帶記憶體在一個火星大小的世界。此後，關於其他遙遠天體的更多觀測資料削弱了她團隊的假設，儘管在天文學會議上曾提出過火星般的第九行星的可能性，但沃爾克現在持懷疑態度。“就像更標準的第九行星一樣，它們可能都是錯誤的，”她說。“我認為現有的任何預測都是不正確的。”

2020 年，科學家們 提出 ，如果足夠大的原始碎片冰環也可能正在塑造幾個 ETNO 的軌道。布朗指出，我們看到其他恆星周圍也有傾斜的冰霜環，但這些環被認為是由另一顆大型行星的引力影響固定在那裡的，這使得它比單獨的第九行星更難解釋。

還有人提出，也許一顆經過的恆星或一顆在太空中飛馳的流浪行星很久以前就將塞德娜及其朋友拖到了它們奇怪的軌道上。2019 年，研究人員甚至懷疑 微型黑洞 可能是罪魁禍首。當我向布朗提出這種可能性時，他咧嘴一笑。“我有了！”他說。他消失了一會兒，然後又出現，手裡拿著一個排球大小的球體。“這是一個七個地球質量的黑洞。我的一個學生為我 3D 列印的。”

布朗咯咯地笑了起來。“我們知道的是，那裡有一個七個地球質量的天體。它是什麼，我們不知道，”他說。“它可能是一顆行星。它可能是一個黑洞。它可能是一隻貓或一個墨西哥捲餅。所有這些都是可能性——有些比其他的更有道理。”他放下他的微型黑洞。“一顆行星是一個非常普通的解釋。”畢竟，他說，我們一直看到像那樣的行星在其他恆星周圍的遙遠軌道上執行。

特魯希略在考慮其他解釋時稍微謹慎一些。當然，他說，它們可能是正確的；這些理論值得探索。“我們仍然不太清楚塞德娜和其他 ETNO 是如何到達那裡的，”他說。但事實仍然是，“一顆未被發現的大型行星是一個真正的可能性。”

雖然沒有布朗那麼堅定，但巴蒂金當然也很樂觀。在天體物理學中，“大多數理論都是錯誤的，”他說。“在過去八年中，我遇到的關於這個特定問題最令人驚訝的事情是，還沒有出現其他令人信服的替代方案。”

可以說，對第九行星故事的最大挑戰是，塞德娜及其同伴的軌道可能根本不奇怪。天文學家無法清楚地看到太空的每個區域。如果天文臺受到惡劣冬季天氣的影響，那麼夜空某個角落的資料就會缺失。ETNO 也將其大部分難以想象的漫長軌道花費在遠離地球的地方，因此它們只有在最接近太陽時才會反射陽光。還有銀河系。我們的太陽系位於我們螺旋星系的一條旋臂上，當我們向內看時，我們看到的只是星光。這很美，但對天文學家來說很麻煩。“沒有人發現 [海王星外天體] 在銀河系所在的位置，”加拿大里賈納大學的天文學家薩曼莎·勞勒說。“你正在尋找一個小的、模糊的、移動的點，當背景中有如此多的恆星時，就更難找到它們了。”由於天文學家只知道少量柯伊伯帶天體和 ETNO，一些對第九行星假說持懷疑態度的科學家認為，我們根本沒有足夠的資訊來知道像塞德娜這樣的世界是否真的在奇怪的軌道上，或者只是暫時看起來是這樣。

“我們每一年沒有找到 [第九行星]，它實際存在的可能性就會急劇下降。”——馬里奧·尤里奇華盛頓大學

這樣想：想象一下你在黑暗中，你有一把手電筒。你把它照在你面前地板上的一塊區域，你看到那一個地方有一小撮彈珠。（那就是塞德娜和它的朋友們。）僅憑這些資訊，你可能會認為一定有特殊的原因導致那些彈珠在那一個地方。但地板上可能到處都是其他彈珠——如果你能看到所有那些其他彈珠，你就會意識到第一眼看到的彈珠群根本不是一個群。相反，它只是一組隨機的彈珠，散落在鋪滿隨意放置的彈珠的地板上。問題是，目前，你的手電筒不夠亮或不夠寬，無法讓你看到其餘的彈珠。

這種誤解是由所謂的觀測偏差引起的。為了瞭解第九行星的案例是否受到觀測偏差的影響，勞勒和她的同事轉向了 外太陽系起源調查 (OSSOS)。在 2013 年至 2017 年期間，OSSOS 使用 加拿大-法國-夏威夷望遠鏡 掃描了夜空的八個區域，最終識別出 800 多個新的柯伊伯帶天體。有八個天體到太陽的平均距離大於 150 AU，使它們成為 ETNO——可以作為第九行星引力探測器的天體型別。它們的軌道 根本沒有聚集在一起。

如果一顆隱藏的巨行星正在影響這八個天體，那麼它們應該表現出與那些被用來呼叫第九行星的天體相同的聚集型別。但它們沒有。OSSOS 資料無法排除第九行星，但它們確實表明，看起來像是被一個看不見的世界塑造的聚集軌道，實際上可能 是一種錯覺。另一項偏差檢查研究的作者，使用暗能量調查，在 2020 年得出了 大致相同的結論。“如果你無法排除零結果，為什麼要說有什麼更復雜的東西呢？”勞勒說。“這就是我們的論點。”

爭論的關鍵是我們正在處理小樣本統計：已知的海王星外天體太少了，天文學家無法以一種或另一種方式確認。華盛頓大學天體物理學和宇宙學密集資料研究所的天文學家佩德羅·貝納迪內利說：“現在不可知論的觀點是我們沒有足夠的資料來證明任何一方的觀點。“我相當確信它可能不在那裡。但我也認為不尋找它很傻。”

值得慶幸的是，這項搜尋即將變得容易得多。

2024 年 5 月，一個重達近 7,000 磅、汽車大小的相機從其在加利福尼亞州的建造地點被運往智利的山頂。經過 10 小時的飛行和數天的曲折、顛簸的車程，到達塞羅帕瓊山脈 8,700 英尺高的山峰後，這臺 3,200 兆畫素的相機——世界上最大的相機——毫髮無損地抵達。就像君主王冠上的珍貴寶石一樣，這臺價值 1.68 億美元的相機隨後幾乎準備就緒，可以 安裝 在即將完工的薇拉·C·魯賓天文臺內。

該天文臺將在 2025 年初的某個時候看到第一束光。由於其巨大的視野，魯賓將夜復一夜地拍攝從南半球可見的整個夜空的影像——其房屋大小的鏡子巢將收集非常遙遠的星光，這意味著幾乎所有閃爍或移動的東西都將被拍攝下來。

魯賓——一個由美國國家科學基金會和能源部資助的專案——以已故的偉大天文學家薇拉·魯賓的名字命名，她透過觀察恆星和星系粘合在一起的方式，比僅憑可見物質的引力所能解釋的還要多，從而發現了暗物質的有力證據。她的名字恰如其分地被設定為尋找 大量隱藏的天體，從遙遠的坍縮恆星到數百萬顆小行星，甚至是我們自己太陽系中的一堆星際天體。

柯伊伯帶的人口和結構仍然模糊不清，它有望被魯賓大大照亮。經過近四十年的搜尋，天文學家已經在那裡發現了大約 4,000 個天體。“有了魯賓，這個數字應該會增加到大約 40,000 個，”華盛頓大學的天文學家馬里奧·尤里奇說。我向布朗提出了這個問題，他笑著說。“啊，誰在乎那些？”他咧嘴一笑說道。但最終，他的目光投向了第九行星。而且，他說，魯賓很可能會找到它。

以下是如何實現：為了實現魯賓無數的科學目標，天文學家正在制定天文臺夜空調查的策略，這基本上將是自動化的。天文學家不能像在其他望遠鏡上那樣要求在魯賓上使用時間。相反，演算法將處理魯賓每晚的影像以生成目錄，然後將目錄釋出給社群。

對於太陽系科學，天文學家將看到一個移動天體列表——已知的和以前未識別的——其軌道引數基於當前一批魯賓觀測結果。尋找第九行星的研究人員隨後可以使用新發現的海王星外天體來檢視第九行星的案例是在堆積還是在崩潰。

布朗說，當發現大量 ETNO 時，就會清楚地看到，是否會出現人們期望由隱藏行星引起的聚集軌道——例如塞德娜及其同伴的軌道。而且由於魯賓將看到整個南方天空，任何觀測偏差都將被迅速排除。“如果聚集在那裡，第九行星就在那裡，”布朗說。

魯賓探測到的移動天體中也可能包括第九行星本身。如果它更像天王星或海王星——一個充滿冰的氫氣包裹的球體——它會反射大量光線，使其更容易被發現。（即使在最好的情況下，它在魯賓影像中也可能看起來像一個針尖般的光點。）巴蒂金悲觀地說，“它是一塊裸露的岩石”——一個超級黑暗的世界，幾乎看不見。“無可否認，那會很糟糕。但這可能是現實。我們會得到我們得到的，我們不會感到沮喪。好吧，我們中的一些人會感到沮喪。”

貝納迪內利說，如果它懸掛在銀河系前面，那將是“噩夢般的情況”。“這將非常難以找到。”尤里奇指出，魯賓的軟體將盡最大努力減去明亮的星光，希望揭示其中隱藏的任何東西。這會奏效嗎？尤里奇認為會奏效，“但你不試永遠不知道，”他說。

除了最壞的情況外，天文學家預計尋找第九行星的任務將在幾年內結束。在短短一年內，地球（和魯賓）將繞太陽一週。只有惡劣的天氣才會阻止我們看到那裡有什麼；一個糟糕的冬季月份可能會奪走一個月的全天空覆蓋，但望遠鏡應該能夠在下一年捕捉到它。

尤里奇說：“我們每一年沒有找到 [第九行星]，它實際存在的可能性就會急劇下降。” 經過幾年後，對於大多數天文學家來說，第九行星的存在（或不存在）將是明確的。施瓦姆說，魯賓是“理想的行星獵手”。“我不認為世界上有任何其他望遠鏡能夠做到這一點。”

大多數天文學家都很樂意等待並找出魯賓揭示了什麼。施瓦姆的博士生導師是 邁克·布朗本人，她小心翼翼地說道。“如果真的有一顆行星，我會感到驚喜和興奮，”她說。“如果沒有，我也不會感到驚訝。”

但布朗和巴蒂金從未如此確信。在 2024 年的一項 研究 中，他們分析了 17 個海王星外天體的軌道，每個軌道都有一個奇怪的特徵：它們最接近太陽的距離可以近至木星。像這樣穿越海王星軌道的天體應該會被太陽系拋射出去，那麼這些軌道上的天體今天怎麼可能存在呢？科學家們推測，一定是某種東西抓住了徘徊在太陽系邊緣的天體，並將它們放置在比它們原本可能到達的軌道更靠近太陽的軌道上。

他們的研究使用了太陽系的虛擬重建，並試圖瞭解什麼樣的天體具有引力影響來塑造這些軌道——包括經過的恆星、銀河系本身和第九行星。研究人員表示，沒有第九行星的現實版本毫無意義。巴蒂金說，這一結果是“迄今為止最強有力的統計證據，表明第九行星確實存在”。

如果這顆行星確實存在，布朗和巴蒂金很可能不會第一個找到它。尤里奇說，魯賓可能會自主探測到它，屆時另一組閱讀資料的天文學家將確認它是真實的。或者，魯賓的軟體可能不會自動探測到它，但天文學家可能會透過使用他們自己的軟體來瀏覽成像資料，或者透過仔細閱讀魯賓發現但未自主標記為第九行星候選者的移動天體列表來找到第九行星。巴蒂金，這位永遠的理論家，說發現才是最重要的，無論誰聲稱發現。“我只是想知道答案，”他說。

布朗說，如果第九行星是真的，“我的第一反應可能是如釋重負”。他承認，如果他不是第一個親眼看到它的人，他會感到最初的挫敗感。“我很想發現它，”他說。但如果他和他的同事們一直以來都是對的，並且他實現了女兒的救贖挑戰，他也會感到滿意——他也會很高興太陽系的歷史將再次改變，部分原因在於他的研究。

他說：“我們很有可能在短短幾年內就可以坐下來研究第九行星了。” 每架望遠鏡，無論是在地球上還是在太空中，都可能將目光鎖定在它的秘密上。無論它是什麼樣子，布朗說，“它都將是太陽系中最棒的行星。”