太阳系存在第九大行星的可能性不到15%

今年早些时候，科学家展示了第九颗行星存在的证据。这颗行星的质量与海王星相似，运行在椭圆轨道上，距离冥王星十倍于太阳。长期以来，理论天文学家一直对这颗行星感到疑惑:为什么它运行在如此长的轨道上？

哈佛-史密森尼空间物理中心的天文学家在他们最新的研究中模拟了许多场景，发现其中大多数都不太可能成立。因此，第九颗行星的存在仍然是一个谜。

“现有证据表明第九颗行星的存在，但我们无法解释它是如何形成的。”中国天文学会天文学家、天体物理学杂志通讯论文的主要作者龚洁·李说。

第九颗行星围绕太阳运行，它有40到1500个天文单位(600亿到2200亿公里，一个天文单位a. u是地球和太阳之间的平均距离，即1.5亿公里)。这使得它比太阳系中的其他行星要远得多。问题就变成了:它是直接在轨道附近形成的，还是在到达这里之前在其他地方形成的？李和她的论文合著者弗雷德·亚当进行了数百万次计算机模拟，并考虑了三种可能性。

第一种情况最有可能:一颗路过的恒星将第九颗行星拉出一点。这样，不仅行星会被拖进更宽的轨道，而且轨道也会更椭圆。因为太阳是由成千上万个邻居组成的星团组成的，所以这种星际相遇在太阳系的早期历史中更为常见。

然而，入侵的恒星更有可能将第九颗行星完全拉出太阳系。李和亚当斯发现第九颗行星落入其当前轨道的几率只有10%。这颗行星可能出生在一个相当遥远的地方。

CfA天文学家斯科特·凯尼恩认为他能解决这个难题。在提交给《天体物理学杂志》的两篇论文中，他和他的合著者本杰明·布罗姆利(Benjamin Bromley)利用计算机建模为在更宽的轨道上形成第九颗行星构建了一个合理的场景。"最简单的解决办法是在太阳系中建造另一个巨大的气态行星."凯尼恩说。

他们认为第九颗行星形成于离太阳更近的地方，然后与其他巨大的气态行星(尤其是木星和土星)相互作用。随着时间的推移，一系列的重力反冲将这颗行星推入了一个更大、更椭圆的轨道。

“事实上，这个过程就像推一个孩子在秋千上。如果孩子们被推了一把，并在适当的时候重复，他们会荡得越来越高。”凯尼恩解释道，“那么关键是如何不要推得太紧，否则行星会被推出太阳系。”然而，他认为，通过行星和太阳系内部圆盘之间的相互作用，可以避免这种担忧。

他们还验证了李和亚当斯的想法，发现原始行星盘的质量和原始行星盘的生命的适当组合可能只是创造第九个行星，并让它被路过的恒星推开。

"建模的优点是你可以观察和验证场景的可能性."凯尼恩说，“分散的巨大气态行星看起来像冰冷的海王星，而聚集的行星看起来像没有气体的巨大冥王星。”

李的工作还帮助确定了第九颗行星形成(或迁移)的时间。当太阳在星团中诞生时，它经常会遇到其他恒星。因为第九颗行星运行在一个很宽的轨道上，在这种情况下它更有可能被驱逐。因此，第九颗行星可能是在太阳离开诞生星团后才到达其当前轨道的。

李和Adms还提出了另外两种疯狂的可能性:第九颗行星是由一个经过的恒星系统捕获的“外星人”，或者它可能是一颗在靠近太阳系时捕获的独立行星。但他们得出结论，两种可能性都不到2%。

《蝌蚪君》由phys.org编译，译者老刘授权转载

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