我们的太阳系中有隐藏的行星吗？

天文学家认为，这条带是由太阳系形成的残余物制成的，它距离太阳的距离是地球的 50 倍，其次生区域距离是地球的近 20 倍。冥王星现在与阋神星一起被归类为矮行星，它只是那里存在的数十个冰冷天体中最大的一个——它并没有主导自己的轨道并清除其他天体的轨道。这就是为什么它不能与其他八颗行星具有相同的地位，根据国际天文学联合会制定的指导方针。

然而，由于柯伊伯带中的天体离太阳很远，因此很难被发现。十多年来，天文学家一直在该区域寻找一颗从未被观测到的隐藏行星，但它的存在是通过附近其他天体的行为来推断的。它通常被称为 X 行星或第九行星。

「如果我们找到另一颗行星，那真的是一件大事，」耶鲁大学（Yale University）天文学助理教授玛琳娜·赖斯（Malena Rice）说。「它可以完全重塑我们对太阳系和其他行星系统的理解，以及我们如何适应这种背景。这真的很令人兴奋——有很大的潜力可以学习大量关于宇宙的知识。

兴奋伴随着一些争议——不同的阵营对地球本身有相互竞争的理论，而一些研究人员认为它根本不存在。

「肯定有关于第九行星的全面怀疑——这是一个有争议的话题，」赖斯说。「有些人非常热情地感觉到它的存在。有些人非常热情地认为它没有。在试图确定它是什么以及它是否存在方面，存在很多争论。但这是一个非常有趣的话题的标志，因为否则人们就不会对它有激烈的意见。

很快，一旦能够每隔几个晚上测量整个可用天空的新望远镜在 2025 年底上线，争论就会尘埃落定。在那之前，一组研究人员认为，它已经找到了迄今为止最令人信服的证据，证明这颗隐藏的行星是真实的。

一把「冒烟的枪」

对第九行星的搜索最近才开始，但关于它存在的讨论可以追溯到 175 多年前。

「自从海王星在1846年被成功发现以来，至少有30位天文学家提出了各种类型的跨海王星行星的存在——但他们一直都是错的，」布朗的同事、加州理工学院（California Institute of Technology）行星科学教授康斯坦丁·巴蒂金（Konstantin Batygin）说。天文学家将任何超出海王星轨道的绕太阳运行的天体都定义为「跨海王星」。

「我从没想过我会谈论如何有证据证明跨海王星行星，但我相信，与以往所有时候不同，在这种情况下，我们实际上是对的，」他补充说。

Batygin 和 Brown 是 Planet Nine 最直言不讳的支持者之一。自 2014 年以来，这对搭档一直在积极致力于寻找这颗隐藏的行星，受到华盛顿特区卡内基科学研究所科学家斯科特·谢泼德 （Scott Sheppard） 和北亚利桑那大学天文学和行星科学副教授查德维克·特鲁希略 （Chadwick Trujillo） 的一项研究的启发。

Sheppard 和 Trujillo 是第一个注意到少数已知的跨海王星天体的轨道都奇怪地聚集在一起的人。两人认为，一颗看不见的行星——比地球大几倍，是我们星球与太阳的距离的 200 多倍——可能正在「引导」这些较小的天体。

布朗在一封电子邮件中说：「最引人注目的证据仍然是最早的：海王星之外最遥远的天体都有指向一个方向的轨道。

此后，巴蒂金与人合著了六篇关于第九行星的研究，提供了关于它存在的几行证据。他说，最有力的是他的最新著作，该著作由布朗和另外两名研究人员合著，并于 4 月发表在【天体物理学期刊快报】（The Astrophysical Journal Letters） 上。

这项研究追踪了受到某种扰动的冰冷天体，这些扰动在它们完全离开太阳系之前将它们注入了海王星的轨道。「如果你观察这些天体，与太阳系的年龄相比，它们的寿命是微不足道的，」巴蒂金说。「这意味着有什么东西把他们放在那里。那么它能是什么呢？

一种选择可能是所谓的银河潮汐，即银河系中遥远恒星施加的力量的组合。但巴蒂金和他的团队运行了计算机模拟，以测试这种情景与第九行星的存在，他们发现没有隐藏行星的太阳系「被数据强烈驳斥」。

「那真是一把了不起的冒烟枪。现在回想起来，这是显而易见的，所以我感到有点尴尬，因为我们花了将近十年的时间才弄清楚这一点。我想，迟到总比没有好，「巴蒂金说。

根据 Batygin 的说法，第九行星是一个「超级地球」天体，大约是我们星球质量的五到七倍，它的轨道周期在 10,000 到 20,000 年之间。「我无法通过模拟来计算它在轨道上的位置，以及它的成分，」Batygin 说。「最平凡的解释是，它是天王星和海王星的缩小版本，可能是参与这些行星形成过程的核心之一。」

超级地球假说可能是在第九行星信徒中得到最多支持的假说，但相互竞争的理论提出了不同的解释。

超级冥王星？竞争柯伊伯带理论

2023 年 8 月发表的一项研究提出，存在一颗隐藏的行星，它实际上要小得多，质量是地球的 1.5 到 3 倍。「它有可能是一个冰冷的岩石地球，或者一个超级冥王星，」日本近代大学（Kindai University）行星科学副教授、该研究的合著者帕特里克·索菲亚·吕卡卡（Patryk Sofia Lykawka）说。

「由于它的质量很大，它将具有很高的内能，可以维持例如地下海洋。它的轨道将非常遥远，远在海王星之外，如果与已知的行星相比，它的倾斜度要大得多——甚至比冥王星的倾斜度还要高，冥王星的倾斜度约为 17 度，「Lykawka 说。（天文学家将行星的轨道称为倾斜的，当它与地球的轨道不在同一平面上时。

这颗行星的存在来自计算模型，旨在解释跨海王星天体种群的奇怪行为，这表明与 Batygin 的研究有相似之处。然而，Lykawka 指出，他的模型并不关注相同的轨道排列，并且与 Batygin 的模型非常不同。这就是为什么他没有将这个神秘天体称为第九行星，而是称为「柯伊伯带行星」，以「清楚地表明我们正在谈论不同的假设行星，」他解释说。

其他理论提出，每个人都试图解释的异常现象完全是由于其他原因造成的，例如我们的太阳系在穿越银河系时捕捉到的原始黑洞——在大爆炸之后不久就产生了。另一个想法表明，科学目前对引力的理解可能存在问题。

但根据耶鲁大学的赖斯的说法，这些理论将很难检验。「还有很多其他的想法，但在决定检查的优先顺序时，我通常会尝试使用奥卡姆剃刀，」她说，并引用了一个经典的哲学原则，该原则指出，在相互竞争的想法中，最简单的通常是正确的。「就科学可行性而言，我们知道已经有八颗行星，所以在同一系统内有另一颗行星并不是那么疯狂。」

她补充说，最有希望的前进道路实际上是找到更多巴蒂金假设所依据的跨海王星天体——并证明它们的轨道是聚集的，这在统计学上是显著的。

推动更多证据

一些研究人员认为，目前科学家们探测到的这些遥远的跨海王星天体太少，无法对它们的轨道得出任何结论。

「我们大约有十几个这样的天体，」亚利桑那大学（University of Arizona）行星科学摄政教授雷努·马尔霍特拉（Renu Malhotra）说，「但我们只观察到最亮的天体，甚至只观察到其中的一小部分，因为我们是在它们最接近太阳的时候观察它们的。

根据 Malhotra 的说法，这些数据存在观察偏差，这就是研究人员对此持怀疑态度的原因。怀疑论者中包括卡内基科学研究所（Carnegie Institution for Science）的谢泼德（Sheppard），他是2014年启发巴蒂金研究的研究的合著者之一。

「到现在为止，我们预计会发现更多这些极端的跨海王星天体，」谢泼德在一封电子邮件中说。「拥有几十个它们将使我们能够可靠地确定它们是否真的聚集在太空中。但不幸的是，我们仍然处于小数统计领域，因为它们比最初想象的要稀有得多。现在我想说，在遥远的太阳系中可能存在一颗超级地球行星，但我们不能有很大的信心这么说。

根据 Malhotra 的说法，争议可能会变得激烈。「科学家有不同的性格类型，就像其他人一样。有些人对他们的科学更积极，而另一些人则更有分寸，「她说。「有一种看法认为，海王星质量的第九行星的想法被推得比统计数据所证明的要激进得多。」

Malhotra 于 2017 年 8 月合著了一篇论文，指出柯伊伯带存在一颗火星大小的行星，但她并没有完全排除第九行星假说。

「它悬而未决。它只是处于统计显着性的边缘，「她说。「但是，我们所知道的物理学和观测中没有任何东西可以排除海王星与太阳距离的数十倍的大行星的可能性。」

当然，直接观察这颗行星会结束所有争议，但到目前为止，每一次尝试都以徒劳告终。

巴蒂金与人合著了 3 月份的一项研究，该研究使用了来自夏威夷全景巡天望远镜和快速响应系统（Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System，简称 Pan-STARRS）天文台的数据，使研究人员能够分析第九行星可能所在的 78% 的天空——但他们找不到。

「这是一场真正的艰苦战斗，」他谈到这次尝试时说，并指出在与设备破损和恶劣天气作斗争的同时，不得不在短短几天内使用望远镜的困难。

根据 Batygin 的说法，在不知道去哪里看的情况下发现如此遥远的物体非常困难，类似于用狙击步枪而不是双筒望远镜搜索目标。

「当你在寻找如此令人痛苦的昏暗事物时，天空是一个非常非常大的地方，」他说。「这个东西的亮度比海王星低 1 亿倍——这确实在向目前世界上绝对最大的望远镜所能达到的边缘迈进。」

其他搜索，例如 2021 年 12 月使用智利阿塔卡马宇宙学望远镜进行的一项研究，也未能成功。「我必须测试数以万计的不同轨道。最后我什么也没发现，「该研究的主要作者、挪威奥斯陆大学理论天体物理研究所的研究员西格德·纳斯 （Sigurd Naess） 说。

他补充说，该仪器的灵敏度足够高，应该能够探测到地球与太阳之间距离 300 到 600 倍的区域内的行星。

「这足以提供信息，但远不足以反驳整个第九行星，」纳斯在一封电子邮件中说。

潜在的「新篇章」

在争议和意见分歧中，所有研究人员都同意一件事。一旦美国国家科学基金会和斯坦福大学的研究人员在 2025 年底开始科学操作，目前正在建造的新型广角望远镜可能很快就会平息这场争论。它被称为 Vera C. Rubin 天文台，拥有有史以来最大的数码相机，坐落在智利北部一座 8,800 英尺高的山顶上。

「这是下一代望远镜，每隔几天就会搜索一次整个可用的天空，」Batygin 说。「它可能会直接找到 Planet Nine，这将是搜索的一个绝妙结论，并开启新的篇章。至少，它会找到更多的柯伊伯带天体。但即使它没有发现一个新天体，也足以证实第九行星假说，因为它将测试所有的统计数据，以及我们在独立调查中看到的所有模式。

赖斯同意，这台望远镜将大大有助于解决争论，并清楚地解决跨海王星天体排列的统计意义问题——这是第九行星的关键证据点。

赖斯说，如果鲁宾望远镜找到一个超级地球，那将是令人兴奋的，因为这些天体的大小介于地球和海王星之间，是一种常见的系外行星。

「我们在太阳系中没有一个，这似乎真的很奇怪，而且是一个悬而未决的谜团，因为我们在其他恒星周围的系统中发现了如此多的星系——真正近距离研究它们将是不可思议的，因为系外行星太遥远了，很难真正掌握它们的物理外观。」「赖斯说。

赖斯补充说，找到一颗更小的行星也会激发人们的兴奋，因为每颗太阳系行星对于推断研究人员在银河系中发现的数千颗可比系外行星的信息都非常有用。

如果什么都没有出现怎么办？赖斯说，确定有多少颗行星仍然很有用。「我认为，即使不知道我们自己的太阳系中的行星数量，也是非常令人谦卑的。」

这意味着，随着科学家对宇宙的发现越来越多，即使是许多人小时候从教科书中学到的事实也会发生变化。

「这实际上是一件美妙的事情，」她补充道。「人类知识在不断变化——有时是巨大的变化，有时只是一场来回的辩论。这是科学过程的一个有趣的、具有象征意义的例子。