我們的太陽系中有隱藏的行星嗎？

天文學家認為，這條帶是由太陽系形成的殘余物制成的，它距離太陽的距離是地球的 50 倍，其次生區域距離是地球的近 20 倍。冥王星現在與鬩神星一起被歸類為矮行星，它只是那裏存在的數十個冰冷天體中最大的一個——它並沒有主導自己的軌域並清除其他天體的軌域。這就是為什麽它不能與其他八顆行星具有相同的地位，根據國際天文學聯合會制定的指導方針。

然而，由於古柏帶中的天體離太陽很遠，因此很難被發現。十多年來，天文學家一直在該區域尋找一顆從未被觀測到的隱藏行星，但它的存在是透過附近其他天體的行為來推斷的。它通常被稱為 X 行星或第九行星。

「如果我們找到另一顆行星，那真的是一件大事，」耶魯大學（Yale University）天文學助理教授瑪琳娜·賴斯（Malena Rice）說。「它可以完全重塑我們對太陽系和其他行星系統的理解，以及我們如何適應這種背景。這真的很令人興奮——有很大的潛力可以學習大量關於宇宙的知識。

興奮伴隨著一些爭議——不同的陣營對地球本身有相互競爭的理論，而一些研究人員認為它根本不存在。

「肯定有關於第九行星的全面懷疑——這是一個有爭議的話題，」賴斯說。「有些人非常熱情地感覺到它的存在。有些人非常熱情地認為它沒有。在試圖確定它是什麽以及它是否存在方面，存在很多爭論。但這是一個非常有趣的話題的標誌，因為否則人們就不會對它有激烈的意見。

很快，一旦能夠每隔幾個晚上測量整個可用天空的新望遠鏡在 2025 年底上線，爭論就會塵埃落定。在那之前，一組研究人員認為，它已經找到了迄今為止最令人信服的證據，證明這顆隱藏的行星是真實的。

一把「冒煙的槍」

對第九行星的搜尋最近才開始，但關於它存在的討論可以追溯到 175 多年前。

「自從海王星在1846年被成功發現以來，至少有30位天文學家提出了各種型別的跨海王星行星的存在——但他們一直都是錯的，」布朗的同事、加州理工學院（California Institute of Technology）行星科學教授康史坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）說。天文學家將任何超出海王星軌域的繞太陽執行的天體都定義為「跨海王星」。

「我從沒想過我會談論如何有證據證明跨海王星行星，但我相信，與以往所有時候不同，在這種情況下，我們實際上是對的，」他補充說。

Batygin 和 Brown 是 Planet Nine 最直言不諱的支持者之一。自 2014 年以來，這對搭檔一直在積極致力於尋找這顆隱藏的行星，受到華盛頓特區卡內基科學研究所科學家史考特·謝潑德 （Scott Sheppard） 和北亞利桑那大學天文學和行星科學副教授查德維克·特魯希略 （Chadwick Trujillo） 的一項研究的啟發。

Sheppard 和 Trujillo 是第一個註意到少數已知的跨海王星天體的軌域都奇怪地聚集在一起的人。兩人認為，一顆看不見的行星——比地球大幾倍，是我們星球與太陽的距離的 200 多倍——可能正在「引導」這些較小的天體。

布朗在一封電子信件中說：「最引人註目的證據仍然是最早的：海王星之外最遙遠的天體都有指向一個方向的軌域。

此後，巴蒂金與人合著了六篇關於第九行星的研究，提供了關於它存在的幾行證據。他說，最有力的是他的最新著作，該著作由布朗和另外兩名研究人員合著，並於 4 月發表在【天體物理學期刊快報】（The Astrophysical Journal Letters） 上。

這項研究追蹤了受到某種擾動的冰冷天體，這些擾動在它們完全離開太陽系之前將它們註入了海王星的軌域。「如果你觀察這些天體，與太陽系的年齡相比，它們的壽命是微不足道的，」巴蒂金說。「這意味著有什麽東西把他們放在那裏。那麽它能是什麽呢？

一種選擇可能是所謂的銀河潮汐，即銀河系中遙遠恒星施加的力量的組合。但巴蒂金和他的團隊執行了電腦模擬，以測試這種情景與第九行星的存在，他們發現沒有隱藏行星的太陽系「被數據強烈駁斥」。

「那真是一把了不起的冒煙槍。現在回想起來，這是顯而易見的，所以我感到有點尷尬，因為我們花了將近十年的時間才弄清楚這一點。我想，遲到總比沒有好，「巴蒂金說。

根據 Batygin 的說法，第九行星是一個「超級地球」天體，大約是我們星球品質的五到七倍，它的軌域周期在 10,000 到 20,000 年之間。「我無法透過模擬來計算它在軌域上的位置，以及它的成分，」Batygin 說。「最平凡的解釋是，它是天王星和海王星的縮小版本，可能是參與這些行星形成過程的核心之一。」

超級地球假說可能是在第九行星信徒中得到最多支持的假說，但相互競爭的理論提出了不同的解釋。

超級冥王星？競爭古柏帶理論

2023 年 8 月發表的一項研究提出，存在一顆隱藏的行星，它實際上要小得多，品質是地球的 1.5 到 3 倍。「它有可能是一個冰冷的巖石地球，或者一個超級冥王星，」日本近代大學（Kindai University）行星科學副教授、該研究的合著者派屈克·佐菲雅·呂卡卡（Patryk Sofia Lykawka）說。

「由於它的品質很大，它將具有很高的內能，可以維持例如地下海洋。它的軌域將非常遙遠，遠在海王星之外，如果與已知的行星相比，它的傾斜度要大得多——甚至比冥王星的傾斜度還要高，冥王星的傾斜度約為 17 度，「Lykawka 說。（天文學家將行星的軌域稱為傾斜的，當它與地球的軌域不在同一平面上時。

這顆行星的存在來自計算模型，旨在解釋跨海王星天體族群的奇怪行為，這表明與 Batygin 的研究有相似之處。然而，Lykawka 指出，他的模型並不關註相同的軌域排列，並且與 Batygin 的模型非常不同。這就是為什麽他沒有將這個神秘天體稱為第九行星，而是稱為「古柏帶行星」，以「清楚地表明我們正在談論不同的假設行星，」他解釋說。

其他理論提出，每個人都試圖解釋的異常現象完全是由於其他原因造成的，例如我們的太陽系在穿越銀河系時捕捉到的原始黑洞——在大霹靂之後不久就產生了。另一個想法表明，科學目前對重力的理解可能存在問題。

但根據耶魯大學的賴斯的說法，這些理論將很難檢驗。「還有很多其他的想法，但在決定檢查的優先順序時，我通常會嘗試使用奧卡姆剃刀，」她說，並參照了一個經典的哲學原則，該原則指出，在相互競爭的想法中，最簡單的通常是正確的。「就科學可行性而言，我們知道已經有八顆行星，所以在同一系統內有另一顆行星並不是那麽瘋狂。」

她補充說，最有希望的前進道路實際上是找到更多巴蒂金假設所依據的跨海王星天體——並證明它們的軌域是聚集的，這在統計學上是顯著的。

推動更多證據

一些研究人員認為，目前科學家們探測到的這些遙遠的跨海王星天體太少，無法對它們的軌域得出任何結論。

「我們大約有十幾個這樣的天體，」亞利桑那大學（University of Arizona）行星科學攝政教授雷努·馬爾霍特拉（Renu Malhotra）說，「但我們只觀察到最亮的天體，甚至只觀察到其中的一小部份，因為我們是在它們最接近太陽的時候觀察它們的。

根據 Malhotra 的說法，這些數據存在觀察偏差，這就是研究人員對此持懷疑態度的原因。懷疑論者中包括卡內基科學研究所（Carnegie Institution for Science）的謝潑德（Sheppard），他是2014年啟發巴蒂金研究的研究的合著者之一。

「到現在為止，我們預計會發現更多這些極端的跨海王星天體，」謝潑德在一封電子信件中說。「擁有幾十個它們將使我們能夠可靠地確定它們是否真的聚集在太空中。但不幸的是，我們仍然處於小數統計領域，因為它們比最初想象的要稀有得多。現在我想說，在遙遠的太陽系中可能存在一顆超級地球行星，但我們不能有很大的信心這麽說。

根據 Malhotra 的說法，爭議可能會變得激烈。「科學家有不同的性格型別，就像其他人一樣。有些人對他們的科學更積極，而另一些人則更有分寸，「她說。「有一種看法認為，海王星品質的第九行星的想法被推得比統計數據所證明的要激進得多。」

Malhotra 於 2017 年 8 月合著了一篇論文，指出古柏帶存在一顆火星大小的行星，但她並沒有完全排除第九行星假說。

「它懸而未決。它只是處於統計顯著性的邊緣，「她說。「但是，我們所知道的物理學和觀測中沒有任何東西可以排除海王星與太陽距離的數十倍的大行星的可能性。」

當然，直接觀察這顆行星會結束所有爭議，但到目前為止，每一次嘗試都以徒勞告終。

巴蒂金與人合著了 3 月份的一項研究，該研究使用了來自夏威夷全景巡天望遠鏡和快速響應系統（Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System，簡稱 Pan-STARRS）天文台的數據，使研究人員能夠分析第九行星可能所在的 78% 的天空——但他們找不到。

「這是一場真正的艱苦戰鬥，」他談到這次嘗試時說，並指出在與裝置破損和惡劣天氣作鬥爭的同時，不得不在短短幾天內使用望遠鏡的困難。

根據 Batygin 的說法，在不知道去哪裏看的情況下發現如此遙遠的物體非常困難，類似於用狙擊步槍而不是雙筒望遠鏡搜尋目標。

「當你在尋找如此令人痛苦的昏暗事物時，天空是一個非常非常大的地方，」他說。「這個東西的亮度比海王星低 1 億倍——這確實在向目前世界上絕對最大的望遠鏡所能達到的邊緣邁進。」

其他搜尋，例如 2021 年 12 月使用智利阿塔卡馬宇宙學望遠鏡進行的一項研究，也未能成功。「我必須測試數以萬計的不同軌域。最後我什麽也沒發現，「該研究的主要作者、挪威奧斯陸大學理論天體物理研究所的研究員西格德·納斯 （Sigurd Naess） 說。

他補充說，該儀器的靈敏度足夠高，應該能夠探測到地球與太陽之間距離 300 到 600 倍的區域內的行星。

「這足以提供資訊，但遠不足以反駁整個第九行星，」納斯在一封電子信件中說。

潛在的「新篇章」

在爭議和意見分歧中，所有研究人員都同意一件事。一旦美國國家科學基金會和史丹佛大學的研究人員在 2025 年底開始科學操作，目前正在建造的新型廣角望遠鏡可能很快就會平息這場爭論。它被稱為 Vera C. Rubin 天文台，擁有有史以來最大的數位相機，坐落在智利北部一座 8,800 英尺高的山頂上。

「這是下一代望遠鏡，每隔幾天就會搜尋一次整個可用的天空，」Batygin 說。「它可能會直接找到 Planet Nine，這將是搜尋的一個絕妙結論，並開啟新的篇章。至少，它會找到更多的古柏帶天體。但即使它沒有發現一個新天體，也足以證實第九行星假說，因為它將測試所有的統計數據，以及我們在獨立調查中看到的所有模式。

賴斯同意，這台望遠鏡將大大有助於解決爭論，並清楚地解決跨海王星天體排列的統計意義問題——這是第九行星的關鍵證據點。

賴斯說，如果魯賓望遠鏡找到一個超級地球，那將是令人興奮的，因為這些天體的大小介於地球和海王星之間，是一種常見的系外行星。

「我們在太陽系中沒有一個，這似乎真的很奇怪，而且是一個懸而未決的謎團，因為我們在其他恒星周圍的系統中發現了如此多的星系——真正近距離研究它們將是不可思議的，因為系外行星太遙遠了，很難真正掌握它們的物理外觀。」「賴斯說。

賴斯補充說，找到一顆更小的行星也會激發人們的興奮，因為每顆太陽系行星對於推斷研究人員在銀河系中發現的數千顆可比系外行星的資訊都非常有用。

如果什麽都沒有出現怎麽辦？賴斯說，確定有多少顆行星仍然很有用。「我認為，即使不知道我們自己的太陽系中的行星數量，也是非常令人謙卑的。」

這意味著，隨著科學家對宇宙的發現越來越多，即使是許多人小時候從教科書中學到的事實也會發生變化。

「這實際上是一件美妙的事情，」她補充道。「人類知識在不斷變化——有時是巨大的變化，有時只是一場來回的辯論。這是科學過程的一個有趣的、具有象征意義的例子。