绝命毒师,92页论文、20年数据,加州理工团队能否发现太阳系第9颗行星?,刘敏

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自从 2006 年世界地理联合会投票将冥王星降级为矮行星后,地理学家们寻觅太阳系第九大行一吻赏英豪星的继任者的热心依然不减。最近的几年,不断有依据标明,在太阳系的最外延极有或许存在着实在的第九行星,经过对周围星体的引力拉动来宣告着自己的存在。

就在上个月,Physics Report 上刊登了一篇名为《第九行星假说》(The Planet Nin绝命毒师,92页论文、20年数据,加州理工团队能否发现太阳系第9颗行星?,刘敏e Hypothesis),的论文。在这篇长达 92 页的论文中,加州理工学院地质与行星科学部的 Konstantin Batygin 教授的团队提出,在间隔太阳约 600 个地理单位(地球到太阳的间隔是一个地理单位,约 1.5 亿公里)的轨迹上,很或许存在着一颗质量为地球质量的 5 到 10 倍的星体。

这颗星体的亮度在 19 和 24 之间。“现有的广角望远镜足以足以捕捉到这样亮度的星体,比方坐落智利的 Victor Blanco 4m 和坐落夏威夷的 Sub古董人生机锋aru 8.2m 望远镜”,Batygin 说,“假如存这颗星体真的存在,它将会是太阳系的第九大行星,并且极有或许会在未来十年中被发现。”

图丨这幅图描绘了悠远的柯伊伯带天体和 9 号行星的轨迹。紫色轨迹首要受 9 号行星的引力操控,比较密布。另一方面,绿色轨迹与海王星严密耦合,相对松懈。最新的轨迹核算标明,9 号行星是一颗质量约为地球 5 倍的行星,它大约坐落轨迹的偏疼上,运转周期约为 1 万年。(来历: James Tuttle Keane /加州理工学院)

一向以来,地理学家们寻觅新的行星的办法都是引力摄动法。即一颗已知行星的运转轨迹与理论核算值之间呈现了差错时,就能够断定它遭到了另一颗星体的影响,地理学家因而能够顺藤摸瓜,找到隐藏在暗处的行星。1846 年发现的海王星便是经过这种办法找到的。

可是,越往外找,状况就越杂乱。引力摄动法不再足以确认一个星体,在对“第九行星”的搜索中,Batygin 教授就动用了曩昔二十年来堆集的各种数据,加之以核算机模仿,才做出了这样的估测。“即便这样,也有 0.2% 的或许仅仅一个偶尔”,他说。

图丨 Konstantin Batygin(来历:加州理工学院)

九号行星假说

这次的论文,《九号行星假说》是一篇受邀宣告在 Physics Reports 上的总述。这篇论文供给了数千个关于太阳系远端动态演化的新核算机模型,并对九号行星的性质提出了最新的见地。

这其间包含一种预估,即这个行星比之前所猜想的更小,离太阳更近。依据新核算模型,Batygin 、Konstantin Batygin以及密歇根大学的 Fred Adams 和 Juliette Becker(BS '14)得出的结论是,九号行星的质量是地球的五倍, 轨迹长半轴约是 400 个地理单位 ( AU )。这使得它比曾经假定的更小,更挨近太阳,并且或许更亮。

行星科学助理教授、Van Nuys Page 学者 Batygin 说:“九号行星的质量为 5 个地球,很简单让人以为教父复仇是太阳系外典型的超级地球(Super-Earths,超级地球是质量大于地球,但实质上体积小于地球的星体)。这是太阳系行星构成过程中缺失的一环。在曩昔的十年中,对太阳系外行星的查询显现,类似大洗衣屋小的行星在其他类太阳恒星周围非常常见。九号行星将是咱们能找到的最挨近了解银河系典型行星特性绝命毒师,92页论文、20年数据,加州理工团队能否发现太阳系第9颗行星?,刘敏的窗口。”

早在这一次的论文,B马紫菜atygin 和 Konstantin Batygin 就绝命毒师,92页论文、20年数据,加州理工团队能否发现太阳系第9颗行星?,刘敏曾宣告过一篇名为《太阳系远端的轨迹集合》(Orbital Clus阑鬼坊tering in the Distant S李淑敏olar System)的论文,介绍了 9 号行星假说的根底。有依据标明,柯伊伯带 (坐落海王星之外的一片由冰封物体组成的区域) 的天体群遭到一颗看不见的行星的引力影响。关于这种轨迹集合是否确实发作,或许,它会不会是由调查柯伊伯带天体的办法和方位存在差错而构成的假象,一向是一个悬而未决的问题。

为了评价显着的轨迹集合背面是否存在观测差错,Brown 和 Batygin 开发了一种办法来量化每个独自调查的偏倚量,然后核算出该集合是假象的概率。他们发现,这个概率大约是 500 分之一。

尽管这个剖析并没有直接阐明第九颗行星是否在那里,但它确实标明这个假说是建立在坚实的根底上的。

2016 年 1 月 20 日,Batygin 和 Brown 提出了第一个依据,证明或许有一颗巨大的行星沿着一个古怪的、高度拉长的轨迹穿过外太阳系。2016 年 6 月,Baty爱琪琪gin 和 Brown 提出了对这颗行星轨迹方位观测约束的更多细节。

在接下来的两年里,他们建立了这颗行星的理论模型,解说了其他已知的现象,比方为什么柯伊伯带的一些天体的轨迹垂直于太阳系的中华学子芳华国学荟平面。由此发生的模型增强了他们对九号行星存在的决心。

在开端宣告九号行星存在之后,世界各地的地理学家,包含 Batygin 和 Brown,开端寻觅这颗新行星的观测依据。尽管 Batygin 和 Brown 也在置疑九号行星或许不存在,但他们标明,他们对太阳系轨迹动力学的研讨越多,支撑这一观念的依据好像就越有力。

Batygin 说:“我最喜欢九号行星假说的特性便是它是能够被观测到的。有一天咱们或许会看到九号行星的实在图画,吸精这必定令人振奋。尽管在地理上发现第九颗行星是一个巨大的应战,但我非常达观,咱们将在未来 10 年内对它进行成像。”

行星发现简史

现在太阳系的八大行星中,前六个行星很早就被古人发现并记载,除地球之外,它们是:水星,金星,火星,木星和土星。古人的观测手法有限,曾一度以为地球是世界的中心,太阳,月亮和其它五大行星盘绕着地球滚动。日心说统治了西方一千多年,在东方的古代我国也对“天圆当地”的浑天说毫不置疑。

直到伽利略创造了望远镜,并调查到了木卫系统这一重要依据后,人们才开端渐渐承受别舔一个现实: 太阳才是世界的中心,地球和其它行星都盘绕太阳转。

望远镜也协助地理学家发现了天王星,在人们研讨天王星的轨迹时,发现它的运动轨迹与理论核算值呈现了差错陈建军面试工作室,并且这个差错越来越大。这个调查使地理学家们信任,在天王星之外还存在着另一颗行星,对天王星的轨迹发生着引力摄动。1846 年 9 月 23 日晚间,法国地理学家勒维耶在用望远镜仰视星空时,发现了一颗星球ppyp6发出了幽暗的深蓝色光辉,这颗星球与他核算的预期方位相差不到 1, 这便是海王星,以希腊神话中的海神姓名命名为 Neptune。

海王星的发现,是引力摄动法在行星轨迹推算上的一次巨大的成功。十九世纪末,地理学家用相同的办法核算海王星对天王星的影响时发现,仅仅海王星一颗行星还不足以解说天王星的轨迹扰动,他们估测,海王星之外还应该存在着一颗星体。

人们兴奋地将这个不知道行星命名为“X 行星(Planet X)”,并期望用这个全能的引力摄动法,牵出一个又一个行星来,X 行星之后还有 Y 行星,之后还有 Z 行星。

这个办法公然见效了。1930 年 2 月,美国地理学家克莱尔汤博依据前人的核算,屡次对 X 行星估计呈现的星区拍照了相片,他在这堆相片中发现了一颗慢慢smvideo移动的亮点,因为亮点与 X 行星的预期方位相差无几,其时人们信任,这便是他们一向苦苦搜索的 X 行星,并用希腊神话中冥王的姓名为其命名:Pluto(冥王星)。

冥王星行星身份之争

从被发现之日起,冥王星的行星身份就一向存在着争议。人们因其图画含糊而置疑冥王星不是罗威尔所想象的 X 行星。

开端的理论计值标明,这颗 X 行星应该具有 7 个地球巨细的质量,约为海王星的一半。而 1931 年的核算得出它的质量仅与地球适当。1948 年的进一步核算成果则挨近火星质量(地球质量的非常之一)。随后的近半个世纪中,冥王星的质量一路缩水,终究降到了只要开端理论值的 1/3200。即便这样,它太阳系第绝命毒师,92页论文、20年数据,加州理工团队能否发现太阳系第9颗行星?,刘敏九大行星的位置依然没有被撼动。

一向到 1987 年,飞掠天王星和海王星的旅行者二号探测器传回了准确的这两颗行星的准确的轨迹数据,他们才发现这两颗行星的轨迹扰动是观测差错。古怪的当地呈现了,实践轨迹没有发作扰动,却依据过错的核算发现了一颗实在存在的行星。X 行星仅仅一种偶尔吗?

随后的发现对这些问题给予了必定的答复。自 1992 年起,连续在冥王星周围发现了许多类似的天体,显现冥王星其实是太阳系外围柯伊伯带的中的一颗一般星绝命毒师,92页论文、20年数据,加州理工团队能否发现太阳系第9颗行星?,刘敏体。地理学家内部呈现了割裂的声响,一部分人开端质济帆药业疑冥王星的行星身份。而 2005 年发现的阋神星成为压倒骆驼的最终一根稻草,它的质量乃至比冥王星质量多出 27%,如此一来,它岂不也应该在行星序列中占有一席之地?

地理学家们总算坐不住了。

2006 年 8 月 24 日,在布拉格举办的第盲约丁凯 26 届世界地理联会经过了第五号抉择,正式将冥王星从太阳系行星队伍开除,降级为矮行星。在被发现七十多年后,冥王星总算正式卸职了绝命毒师,92页论文、20年数据,加州理工团队能否发现太阳系第9颗行星?,刘敏太阳系第九大行星的头衔,参加矮行星的大家庭。

这界会议还搬出了行星的新界说。新界说中,太阳系内的天体要成为行星有必要满意以下的三个条件:1. 轨迹盘绕太阳 2. 有满意的质量能坚持挨近球体的形状;3. 能铲除邻近区域内的其它天体。假如一个不是卫星的天体只电饭锅怎样蒸甑糕满意了前两个原则,就会被归为矮行星。

冥王星满意了前两条界说,却在第三条界说上面载了跟头。它的周围还有许多的绝命毒师,92页论文、20年数据,加州理工团队能否发现太阳系第9颗行星?,刘敏兄弟姐妹:阋神星,鸟神星,谷神星和妊神星。它们一同被划入了矮行星的队伍。

图丨新视野号飞掠冥王星时拍照的它的外表细节

谁是继任者?

冥王星的降级,并没有影响人们持续探寻新行星的热心。

太阳系的边际其实热烈得很,这儿遍及着由岩石和冰块组成的星体。这些坐落海王星轨迹外侧的星体数量很多,它们组成了闻名的柯伊伯带,冥王星在其间仅仅再一般不过的星体。

柯伊伯带上的星体被分成了几大类,有的星体个头很小,简单遭到邻近大行星的引力扰动,海王星的引力就对它们影响很大。所以,在研讨引力动力学的地理学家眼里,这些小物体被当作具有质量的小点,用来追寻引力的改变。而它们的轨迹也必定是遭到大星体的引力效果的成果。实践上,有一大部分小星体的轨迹与海王星的轨迹发作了共振。

可是,柯伊伯带中却还存在着一组运动非常独立的星体,它们的轨迹大不相同。一些星体乃至塑绕太阳公转,另一些的轨迹具有偏疼率极高(很扁的椭圆),还有一些轨迹平面上翘,与黄道面构成了明显的夹角。

要发生这样的效果,一个海王星是不行的,当然一个冥王星也远远不行。所以,Batygin 教授提出了一个假朱玲蒂设,一定有其它大质量的星体也在某个当地暗暗发力,他把它叫作“第九行星(Planet Nine)”。这个假定听起来是不是有点耳熟,第九行星的上台和 X 行星千篇一律,引力摄动法在这儿又发挥了效果。

第九行星会不会步 X 行星的后尘,最终被证明并不存在,竹篮打水一场空呢?早在 2019 年 1 月 23 日,《地理学杂志》就宣告了一篇论文,文中质疑了第九行星存在的或许性。研讨人员以为,尽管这些跨海王星天体具有不同寻常的椭圆轨迹,或许是一颗行星所为,可是假如把第九行星从模型中移除,并答应很多小天体散布在应该宽广的太空区域,那么这些天体的一起引力也很简单就解说跨海王星天体的偏疼轨迹。

与此同时,来自英国剑桥大学和美国贝鲁特大学的研讨人员模仿了跨海王星天体和大型外部行星的联系。他们以为在海王星轨迹之外存在着多颗小天体构成的巨大圆盘状结构,这种结构,完全能够解说这些跨海王星天体的独特集群轨迹。

面临质疑,Batygin 教授也供认,确实还有别的一种或许:这些独立星体的轨迹和它们构成的星簇仅仅一个偶尔,地理学家仰视星空,而它们刚好在那里罢了。可是他也着重,第九行星存在与否,还要靠全世界的地理台的一起努力,在搜索成果出来之前,谁也不能下结论。

发现太阳系内的一个新行星,是古往今来地理学家们朝思暮想的至高荣誉,而历史上这个名额只要九个。无论谁发现第九行星,都将在地理学的荣誉殿堂中刻下自己的姓名。

这边,Batygin 挖空心思用长论文广发英豪贴;另一naughtyamerica边,地理学家们也端起了茶杯,调试好了望远镜,在镜头前跃跃欲试。一场无声的比赛现已悄然打开。

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