一種旨在取代暗物質的理論可能對第九行星不利，第九行星是外太陽系中一個假設的尚未被發現的世界。一些研究人員表示，最初被認為是這個假想行星引力影響的鐵證的該區域冰冷天體奇特的軌道排列，可能實際上是由引力本身違反預期地運動所引起的。
2016年，天文學家提出了第九行星的存在，以此來解釋在柯伊伯帶（太陽系中包含冥王星和許多其他天體的遙遠區域）內外發現的幾個小天體中觀察到的一種奇怪的聚集現象。但是，迄今為止，對該行星的熱烈搜尋都一無所獲，導致一些科學家開始懷疑第九行星的存在。
那麼，還有什麼可以解釋這種奇怪的軌道模式呢？一個建議是修正牛頓動力學，或MOND。最初是為了解釋星系的驚人快速旋轉而開發的，而無需藉助暗物質，如今，MOND是一個統稱，用於指代那些假設引力並不總是（正如艾薩克·牛頓和阿爾伯特·愛因斯坦所堅持的那樣）遵循平方反比定律的理論。該定律的變體在物理學中隨處可見；對於引力，它將規定兩個物體之間的引力與它們之間距離的平方成反比。然而，MOND作為暗物質替代品的成功是有限的，因為大多數天體物理學家仍然相信，我們周圍所見的宇宙可以透過包含神秘的隱形物質的理論得到更好的解釋。
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MOND通常用於解釋大範圍的星系現象。但是，當漢密爾頓學院的理論物理學家凱瑟琳·布朗和凱斯西儲大學的哈什·馬圖爾意識到其效應應該可以在太陽系外圍測量到時，他們決定看看它如何影響擬議的第九行星。他們的新研究於9月22日發表在《天文學雜誌》上。
馬圖爾說：“我們認為我們可能會透過MOND稍微擾亂第九行星的預測。” “當我們發現，實際上，我們可以用MOND解釋所看到的整個排列時，我們完全感到驚訝，因此它成為了第九行星的替代方案。”
暗物質的替代方案
經典物理學承認牛頓在1687年提出的萬有引力定律。該定律在我們的日常經驗中熟悉的層面上起作用，並且可以由小學生測量——想想從樹上掉下來的蘋果，滾下斜坡的球等等。當愛因斯坦在1915年提出他的廣義相對論時，除其他調整外，它還修改了牛頓對極端加速度情況下的引力的理解——想想加速接近光速的星際飛船或墜入黑洞的物體。
MOND的支持者認為，類似的情況正在發生——科學家只瞭解某些特定條件下的宇宙數學。控制MOND的方程最適用於質量高度分散且引力較低的情況——例如當恆星散佈在星系邊緣時。
同樣在凱斯西儲大學的MOND研究員斯泰西·麥高說：“似乎非常合理的一個基本假設是我們知道引力的樣子。” “MOND說的是‘哎呀，也許我們不知道。’”
但是，對MOND的批評者很多，他們堅持認為，在解釋許多眾所周知的宇宙現象方面，MOND不如基於暗物質的標準方法。“它不能解釋所有資料，”加州理工學院的宇宙學家凱瑟琳·祖雷克說。“所有這些宇宙學資料集結合在一起，為我們提供了一個一致的圖景，[這個圖景]只有在暗物質存在的情況下才有效。”
太陽系中的MOND
雖然MOND能夠描述星系的宇宙運動，但它在較小、更近的關注點上卻步履蹣跚，例如我們太陽系中的天體。該理論是為了在弱引力狀態下工作而開發的，但太陽的質量就像我們天平上的拇指。它對彗星、小行星和其他小天體運動的引力影響壓倒了MOND可能產生的更微妙的影響。因此，該理論最大的“區域性”希望可能在於太陽系遙遠的區域，例如奧爾特雲，這是一個巨大的長週期彗星集合，從太陽延伸出可能一光年，在那裡，我們恆星的引力控制最為薄弱。
在進行先前的一項MOND研究時，布朗和馬圖爾意識到，MOND的效應可能在那些軌道比奧爾特雲近得多，但仍然環繞到遠離太陽的極端距離的天體的軌道中看到。正如加州理工學院的天文學家邁克·布朗（與凱瑟琳·布朗無關）和康斯坦丁·巴蒂金在2016年提出的那樣，六個這樣的天體，被稱為極端海王星外天體（eTNOs），是第九行星假說的最初基礎。這兩位研究人員展示了這些eTNO是如何被一個隱藏的世界（他們稱之為第九行星）推入其軌道的。隨後的搜尋發現了其他支援他們理論的天體。
根據MOND，太陽系外圍的引力推力和拉力應該會導致一個引力阱，這是一個天體會自然聚集的區域，類似於雨滴順坡而下形成水坑。這些冰塊和岩石的MOND塑造的軌道應該與銀河系的中心對齊，因為星系的引力場——再次，根據MOND的推測——將它們拖入對齊狀態。而這正是這項新研究聲稱看到的。
巴蒂金對最近的結果很感興趣，但他並不完全相信這種對齊。“你可以合理地論證這種對齊是暗示性的，”他說。“這可能是一個巧合。”
西南研究所的外太陽系建模師戴維·內斯沃尼說，“沒有非常有說服力的證據表明存在強烈的對齊，”儘管他並沒有完全否定它。
巴黎天文臺研究和測試引力理論的物理學家奧雷利安·希斯說：“這是一個有趣的想法。” 2014年，希斯利用美國宇航局卡西尼號探測器的測量結果來推測MOND是否對土星產生了任何可察覺的影響。在卡西尼號的任務期間，它的遙測非常精確，研究人員可以自信地將土星的位置計算到不到一米。儘管進行了這些精密的測量，但希斯沒有看到MOND對這顆環狀行星產生任何影響。
希斯說：“沒有證據表明與廣義相對論存在偏差。” “這並不意味著卡西尼號排除了MOND。這只是意味著，如果它存在，它也必須非常小，至少在土星的軌道上是這樣。”
內斯沃尼說，如果這項新研究能夠進行所有相關已知eTNOs的軌道運動的大規模建模，那將更具說服力，凱瑟琳·布朗和馬圖爾說他們正在努力進行這項工作。他們希望在維拉·C·魯賓天文臺即將進行的觀測執行（將於本十年晚些時候開始）設定的最後期限之前完成這項後續工作。
魯賓天文臺位於智利北部，將對天空進行大規模調查，這將揭示任何其他軌道受MOND或第九行星影響的eTNOs。它還將解決關於為第九行星和MOND引用的所謂異常軌道排列是否實際上僅僅是觀測偏差和小數字統計的產物的擔憂。這種關鍵的不確定性——對未發現的世界或怪異的基本力的預測僅依賴於少數幾個資料點——仍然是許多關注這場辯論的科學家的擔憂。
巴蒂金說：“軌道是否聚集的問題將會得到解答。” “即使維拉·魯賓天文臺沒有發現其他天體，這個問題實際上也會得到解答。” 邁克·布朗說，幸運的話，魯賓天文臺甚至可能發現第九行星本身，儘管他承認這個難以捉摸的世界可能對於新望遠鏡來說太暗了。
根據馬圖爾和凱瑟琳·布朗的說法，應該有更多的天體被引力吸引進來，因此他們也希望魯賓天文臺能夠識別出更多處於極端軌道上的eTNOs。
馬圖爾說：“我們真正想要的是擁有100個與這六個天體類似的高質量天體。” “然後我們可以肯定地說出到底發生了什麼。”