第九行星存在嗎？
幾十年來，這個謎團一直困擾著科學家，但答案——以及疑似的世界——仍然難以捉摸。領導搜尋這顆可能圍繞太陽執行、遠在海王星之外的行星的天文學家最近透露，他們已經縮小了它在天空中的可能位置，排除了其 78% 的可能藏身之處。雖然這降低了該行星存在的可能性，但仍有很大一部分天空有待搜尋，包括一些更難搜尋的區域。
從觀察其他恆星，我們知道這樣一個尚未發現的世界的可能性並非牽強附會（比喻意義上）。2000 年，天文學家發表了一篇論文，表明一顆系外行星可能存在於恆星 HD 163296 周圍，距離近 500 億公里，是海王星距太陽距離的 10 倍以上（並非不謙虛地吹噓：我是該論文的作者之一），比當時的模型預測的要遠得多。事實上，後來發現有幾顆行星以很遠的距離圍繞該恆星執行。因此，先驗地看，一顆行星可能存在於我們太陽系寒冷、黑暗的深處。它甚至可能相當大，相當於像海王星這樣的冰巨星的大小。
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2003 年末，當發現海王星外天體 (TNO) 塞德娜時，出現了首批支援在我們附近存在這樣一顆行星的可信觀測結果。塞德娜的直徑約為 1000 公里，被歸類為矮行星，其軌道非常不尋常：它與太陽的最近距離永遠不會小於約 110 億公里，遠在海王星軌道之外，最遠可達驚人的 1400 億公里；從透視角度來看，這分別是地球-太陽距離的 75 倍和 900 倍以上。理論模型表明，很難就地形成具有這些特徵的天體。更可能的是，它形成於更靠近太陽的地方，而更遠處的未見行星質量——第九行星？——將其拉入當前的軌道。第二個類似的奇異天體 2012 VP113 的發現，促使天文學家查德·特魯希略和斯科特·謝潑德提出了太陽系外圍可能存在這樣一個行星體的想法。
隨著更多 TNO，尤其是非常遙遠的 TNO 被發現，一種不尋常且出乎意料的模式出現了。它們遵循橢圓軌道，這些軌道的方向應該是任意的，但實際上似乎具有一種奇特的排列方式：它們的所有長軸（天文學家稱之為長半軸）大致對齊。並非完全平行，但足夠接近，以至於引起了人們對正在發生非隨機事件的懷疑。2016 年，加州理工學院天文學家康斯坦丁·巴特金和邁克·布朗（完全披露：布朗是我的私人朋友）發表了一篇論文，表明這些天體的軌道不僅在方向上對齊，而且相對於地球軌道也具有相似的傾斜度。他們得出的結論是，在如此小的樣本中出現這種排列的機率遠低於 1%。他們進一步認為，一個質量大於地球 10 倍的行星天體可能是罪魁禍首，它的引力隨著時間的推移拉動這些遙遠的冰冷天體，使它們對齊。
他們半開玩笑地給這顆假想的行星起了個綽號“第九行星”（或 P9），這有點嘲諷那些仍然對國際天文學聯合會在 2006 年降低了冥王星的行星地位感到不滿的天文學家。既然我提到了這一點，我還要補充一點，我不認為“行星”是我們需要定義的東西；事實上，我不認為它可以被定義。它是一個概念，而不是一個定義，就像“紅色”或“大陸”一樣。這些詞語的邊緣是模糊的，我們不應該讓關於它們的思考受到任意定義的過度約束。
無論如何，隨著時間的推移，更多關於 P9 存在的間接證據浮出水面，尤其是太陽自轉軸的輕微傾斜，所有這些都不是結論性的，但都足夠令人好奇，足以讓天文學家繼續尋找罪魁禍首。
儘管如此，世界上（或世界們）所有的間接證據加起來也比不上對這顆行星的單一直接觀測。因此，遊戲開始了。
許多望遠鏡進行天空巡天，即廣角影像觀測活動，繪製大片天空區域的地圖，以尋找天文學家所稱的“瞬變源”：亮度或位置隨時間變化的天體。這些包括爆發的恆星、斷斷續續吞噬物質的黑洞、小行星，以及可能的第九行星。
布朗和巴特金領導了篩選搜尋資料的任務。他們與同事馬修·霍爾曼一起在 2024 年 4 月的《天文學雜誌》上發表了他們的最新成果。
他們利用 TNO 的排列並反向推算，計算出了 P9 最可能的軌道，計算出其軌道的大致形狀和空間方向。不幸的是，這顆可能的行星在其軌道上的實際位置是不確定的。這意味著它可能位於其繞太陽軌道的任何位置，這使得天空的很大一部分仍然可能隱藏著第九行星。
天文學家梳理了各種過去的天空巡天，尋找這項具有歷史意義的發現。首先，暗能量巡天 (DES) 的觀測結果為陰性，在第九行星可能藏身的約 10% 的空間中進行了搜尋後，一無所獲。接下來，透過檢視來自茲維基瞬變設施 (ZTF) 的三年資料，排除了 56% 的可能空間。最後，他們轉向泛星計劃 1 號巡天，該巡天在 2009 年至 2015 年期間覆蓋了從毛伊島哈雷阿卡拉山頂的望遠鏡可見的四分之三的整個天空。天文學家梳理了資料，尋找與第九行星的預測行為相匹配的移動天體。這不是一項簡單的任務；他們最初發現了 13 億個天體，但透過各種技術，他們能夠將其縮小到僅僅 2.44 億個。這仍然需要數月的計算機處理時間。
不幸的是，資料中沒有行星顯露出來。加上 DES 和 ZTF 巡天（並考慮到覆蓋範圍的重疊），天文學家現在已經排除了 P9 78% 的藏身之處。
這確實降低了這顆所謂的行星存在的可能性。但雖然希望渺茫，但並非完全破滅。它仍然可能隱藏的天空剩餘 22% 的部分包括很大一塊區域，這部分割槽域朝向銀河系平面，那裡的恆星更加密集，使得搜尋更加困難。如果它在那裡，它就被很好地隱藏起來了。維拉·魯賓天文臺預計將於 2025 年全面上線，它將能夠有效地搜尋天空中的這些區域，因此我們可能很快就會知道 P9 的真實情況。
我個人認為它存在嗎？作為一名科學家，我不能肯定地說存在或不存在。但作為一個人，我欣然承認我希望它在那裡。太陽系中又一顆行星！我們將瞭解很多關於這個遙遠區域的資訊，它將增進我們對太陽系如何形成以及在漫長歲月中演化的理解。更復雜的是，即使天文學家沒有找到 P9，也並不意味著它從未存在過；外太陽系中奇怪的排列可能是在遙遠的過去形成的，但隨後一顆附近經過的恆星的引力可能已經將這顆行星從我們的太陽系中拋射出去。
或者它可能就在那裡，寒冷而黑暗，只是在等待我們探測到它從極其遙遠的太陽反射的微弱光芒。即使算上冥王星，也已經將近一個世紀沒有發現新的太陽系行星了，如果不算冥王星，那就接近兩個世紀了。我們應該很快就會知道結果。
這是一篇觀點和分析文章，作者表達的觀點不一定代表大眾科學的觀點。