天文學家Scott Sheppard 正在系統地尋找遙遠的行星,其中之一可能是隱身的行星X,即太陽系第九顆行星。圖片來源:Chris Maddaloni
天文學家Scott Sheppard打算在美國夏威夷莫納克亞山用昴星望遠鏡觀測一整夜的星空,工作開始前他核對了一遍清單:山頂的空氣非常清新,望遠鏡運作良好,3太字節的硬碟已經清空準備接收未來數小時的新數據洪流。
在觀測室的一面墻上,三個鐘錶分別記錄著夏威夷、東京以及協調世界時。顯示屏上顯示著山頂的天氣動態狀況:風向、溫度以及濕度。現在,一切狀況都很好,尤其是天空的恒星也相對穩定。“沒有比這更好的了。”該團隊成員、希洛雙子星天文臺天文學家Chad Trujillo説。來自卡內基科學研究所的Sheppard是該團隊中唯一一名來自美國大陸的科學家。看到天體狀況一切良好,他拿出了日誌,開始為接下來10小時要做的事列出提要。
現在,一切狀況都很好,尤其是天空的恒星也相對穩定。在黃昏和黎明之間,他需要指引昴星望遠鏡直徑8.2米長的巨大鏡面(全世界最大的望遠鏡之一),一個接一個地深度觀測每片天域。數小時後,他會再次觀看同一天域,然後第三次觀看該天域。通過對比那些晃動的圖像,研究人員可以狩獵那些數小時內移動非常緩慢的天體。那些都是比冥王星更遠的遙遠世界,位於太陽系最邊緣的地帶。這個區域正是長期以來天文學家搜尋行星X的範圍。
隱蹤匿跡
“它在那裏。看到它了!”Sheppard説。灰色螢幕上的是一個淺色的點,在各種恒星的背景中躍然而出。這正是他此前看到的那個目標,該目標隨後進入了他的日誌:這個圖像在電腦晶片上的編號是104,域編號為776,他們曾發現一個90天文單位(AU,地球與太陽間的平均距離,約為9300萬英里)之外的天體。但是目前尚不清楚這個天體有多大,或者它是否具有科學重要性,但它卻是太陽系已經觀測到的最遠天體之一。
天文學家已在其他恒星周圍發現2000多顆係外行星。然而,太陽系最遙遠的邊界至今仍未探索過,間接觀測技術並不適用於觀測地球的這些遠鄰,這些遠離太陽的行星光線過於暗淡,只有世界上最強大望遠鏡才能瞥見其蹤影。Sheppard等人一直在尋找充斥著那片遙遠天域的冰冷世界。其中非常緊要的一個目標就是太陽系最後一個偉大發現——環繞太陽公轉的、比地球更大、比冥王星更遠的第九顆行星。
有關行星X的觀點已經存在了一個多世紀,但是那些假設常常經不住進一步檢驗。2014年,Trujillo和Sheppard通過觀察到的一些極遙遠的天體,讓行星X的假設再度活躍。今年1月,帕薩迪納加州理工學院兩名天文學家經過精確計算,推斷了其在太陽系中的可能位置,從而讓這一假説再次被關注。他們稱其為“第九行星”,這個名字還有在2006年冥王星從行星被降格為矮行星的深層含義。
現在,狩獵第九行星或潛伏在其他軌道上的隱形行星的工作已經開始。這一探索很可能揭示太陽系在46億年前如何形成以及此後如何演化。“如果這個大品質天體確實在那裏,它會從根本上改變我們對太陽系的認知。”Sheppard説。
未知區域
當Sheppard和Trujillo開始跟蹤遙遠的天體時,他們希望沿著其他偉大天文學家的腳印向前走。1846年,德國天文學家約翰·格弗裏恩·伽勒首先發現距離太陽大概30個天文單位的太陽系第八顆行星海王星,並希望研究它如何對天王星形成引力干擾。1930年,美國天文學家克萊德·湯博發現了冥王星在距離太陽約40個天文單位的地方公轉。1992年,夏威夷大學天文學家大衛·朱維特和加州大學伯克利分校天文學家劉麗杏發現了甚至更加遙遠的天體,從而開啟了對柯伊伯帶小行星區域的探索之旅。
從那時起,天文學家發現柯伊伯帶蘊含著數以千計的天體:一些距離太陽30~50個天文單位、體積類似冥王星的冰冷小行星。此外還有古老天文圖上類似“龍出沒”的天體,科學家有時稱其為外層柯伊伯帶或奧爾特雲最深處——即太陽系的下一個區域,據了解其廣度至少可以伸展10萬個天文單位。“太陽系還有一整塊空間我們並不完全了解。”中國台灣“中央研究院”行星天文學家Meg Schwamb説,“這是太陽系最後一塊未被探索的區域。”
這正是Sheppard和Trujillo探索星空的原因。根據此前發現的2012 VP113和賽德娜星的軌跡,兩人表示在距離太陽約250個天文單位的地方可能潛伏著一個超大行星。今年1月,加州理工學院的Konstantin Batygin和Mike Brown通過對比這兩顆小行星和另外4顆遙遠的柯伊伯帶小行星的軌跡,計算了這顆行星可能潛伏在哪。