第九行星可能根本不是行星

经过几个世纪的星空观测，我们太阳系的地图已经变得相当详细。我们生活在一颗岩石行星上。旁边是一条小行星带、两颗气态巨行星、两颗冰巨行星，然后是第二条由许多较小的冰体组成的带。然而，研究人员开始怀疑，在无法穿透的外太阳系中，隐藏着一条看不见的巨龙。

通过扫描黑暗，天文学家们设法捕捉到了一些可能充满海王星以外深空区域的微光。他们所看到的景象毫无意义。研究人员预测那里会是一片混乱——太阳系混乱形成后留下的漂浮物——但他们看到的却是出乎意料的秩序。遥远物体的轨道聚集在一起。它们的最近点毫无理由地停在了某条线之前。在少数这样的图案中，许多科学家看到了一些看不见的实体的杰作。

科罗拉多大学博尔德分校天体物理学家安-玛丽·麦迪根说：“那里肯定有更多的质量。”

主流理论认为，一颗可能比地球重 10 倍的巨行星——第九行星——推动着它的小邻居。对这颗暗淡恶霸的艰苦搜寻已经进行了几年，随着搜寻的深入，替代理论也不断涌现。例如，据《科学美国人》上周报道，麦迪根及其合作者发现，一大片较小的天体盘也可能产生相同的影响。其他研究人员则从另一个极端的角度进行研究，认为这个神秘物体可能是一个垒球大小的黑洞。如果任何一方的猜测都是正确的，而且没有大型物体可寻，那么目前的望远镜搜寻可能仍会无功而返。在这种情况下，天文学家必须更加耐心，并且可能更有创造力。

行星九理论面临的一个挑战是，尽管它解释了天文学家今天看到的物体的奇怪轨道，但理论家们不确定如此巨大的行星如何存在于外太阳系。太阳的引力会随着光线的减弱而减弱，因此在那里形成的一颗大行星应该被一颗经过的恒星夺走。或者，如果它一开始靠近太阳，然后向外漂移，是什么阻止了它？“如果它是一颗行星，那么它所在的位置对行星来说很奇怪，”伊利诺伊大学芝加哥分校的物理学家詹姆斯·昂温说。

但麦迪根的模拟让她相信，她可以得到奇怪的聚集轨道，而不必像第九行星那样头疼。她说，随着太阳系的形成，木星和土星应该把大量的行星碎石推入长长的椭圆形轨道，这些碎石共同形成了一个未被发现的垫圈状圆盘，超出了冥王星的范围。其他研究人员认为，那里任何物体的微小质量都应该是数学和建模方面的舍入误差，但麦迪根发现，它们最终可能会相加。

当她运行太阳系的数字模型时，她发现在遥远的过去，圆盘可能已经变成了一个短暂的锥体，然后又放松下来，变成了一个“更蓬松”的圆盘。根据今年春天发表的两篇尚未经过同行评审的出版物，当这些系统中的尘埃落定时，它们会显示出与第九行星假说相同的畸变。麦迪根说：“你可以解释外太阳系的所有异常现象。这不是我随便说说的。”

不过，她指出，她的故事本身就需要勇气。要想让这个圆盘完全取代第九行星，它需要 20 个地球质量的物质，这是预计存在的绝对最大剩余碎片量。“我们真的只是处于合理的边缘，”她说。

另一个团队提出了一个更小的圆盘，通过不同的机制运行。论文合著者、剑桥大学博士生安特拉尼克·塞菲利安 (Antranik Sefilian) 表示，这个物体可以与第九行星一起承担塑造外太阳系的责任，从而使两个结构的理论尺寸都缩小。

无论罪魁祸首是一颗位置完美的行星、一个特别巨大的圆盘，还是两者兼而有之，天体物理学家都倾向于得出这样的结论：外太阳系发生了一些不可能发生的事情。有些人的观点比其他人更偏向于此。

去年秋天，安温与他人合作发表了一篇论文，推测这个神秘物体可能是宇宙形成时遗留下来的小型黑洞。虽然从未发现过这种“原始”黑洞，但一项调查发现了间接证据，表明银河系中可能存在流浪行星或类似行星九号质量的黑洞。安温认为，如果我们的太阳能够捕获前者，那么为什么会是后者呢？“这是一个疯狂的想法，”他说，“但并非不合理。”

在这些并非不合理的想法中做出决定的艰巨任务很可能落在天文学家身上。第九行星理论的有影响力的拥护者迈克·布朗正在领导一项寻找神秘物体的行动，这可能随时结束这场争论。就在上周，他在梳理天文数据时发现了一个看起来很有希望的点，他最近在推特上讲述了这一情况，尽管后来发现这是一个他注入的模拟物体，以确保他的搜索过程正常进行。

如果布朗什么也没看到，下一代维拉·C·鲁宾天文台预计将于今年拍摄第一批照片，并可能在五年内做出决定性裁决。由于它将发现比现有望远镜更暗的物体，麦迪根预计它要么精确定位第九行星，要么开始绘制其圆盘内缘的物体。或者，它可能会发现足够多的新物体，以至于今天观察到的模式重新变得混乱，最终没有任何谜团需要解释。

万一所有目前的望远镜观测都失败了，而且异常现象在维拉·C·鲁宾天文台运行的几年内持续存在，那么安文的原始黑洞理论可能会开始变得更加合理。理论物理学家和弦理论先驱爱德华·威滕上周发表了一篇预印本，描述了定位绝对不可见物体的极端措施：派出搜索队，他想象了这样的未来。

受到“突破摄星”计划的启发，威滕计算了一下，将一队简单的探测器向各个方向发射出去，希望其中一个探测器在飞过黑洞时会颤动一下。“突破摄星”是一个雄心勃勃的项目，旨在有朝一日将纳米探测器发射到最近的恒星。威滕希望，在飞过黑洞时，它们会颤动一下。这些探测器配备有光帆，飞行速度约为光速的百分之一（由强大的地球激光束推动），将理论黑洞之旅缩短至十年左右。如果灵敏度足够高，这些探测器可以完成外太阳系质量的明确地图，无论是行星、圆盘、黑洞，还是以上所有。

本周发表的回应指出，一旦探测器离开太阳风的背风处，带电粒子的推挤可能会掩盖黑洞的拉力。然而，即使是那些习惯于大处着眼的人也承认，该计划必须首先克服一些更紧迫的障碍。开发发射基础设施预计至少需要 5 亿美元，而必要的激光和材料技术目前尚不存在。

“这是一个非常有趣的想法，”安温说。“不过，它的价格也很高。”