只是“幻觉”!第九大行星遭遇危机,太阳系只有八颗行星?
行星的诡异运行1781年,英国天文学家威廉·赫歇尔发现了天王星,让人类意识到了太阳系还有未被发现的天体。
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随着天文学家不断地观测,天王星的运行轨迹经常和理论出现偏差。通过计算,科学家在1846年发现,是外侧的海王星通过引力的干扰导致了天王星出现诡异的运行模式。人类知道,行星之间可以通过引力干扰彼此的运行。
1930年,冥王星被发现,它所在的柯伊伯带也逐渐呈现在我们面前。随着柯伊伯带天体被发现的越来越多,人们发现这些小天体的运行轨迹更加诡异,它们普遍拥有着非常高的离心率,和其他区域的天体非常不一样。
以冥王星为例,它最远时距离太阳有73.76亿公里,是日地距离的49.3倍;而最近的时候,冥王星距离太阳仅44.37亿公里,比海王星还要近。柯伊伯带内其他天体甚至更加夸张,有些天体的远日点甚至在150个天文单位(约合225亿公里)之外。
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早在冥王星刚被发现并且还被称为第九大行星的时候,科学家们就展开了寻找冥王星外其他大行星的工作。尤其是在柯伊伯带天体这种诡异的运行模式被发现后,他们更是从理论上开始研究新行星的存在性。
第九大行星,幕后黑手?2016年,加州理工学院的天文学家Konstantin Batygin和Michael Brown在《天文学杂志》上发表论文,宣布了他们的研究成果。二人表示,外海王星天体在近日点的角度非常相似,这一点非常值得注意。他们利用计算机模拟发现,这样的现象可以通过第九大行星来解释。
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他们通过计算后发现,这颗隐藏着的第九大行星质量约为地球的5-10倍,距离太阳400-800个天文单位。由于距离十分遥远,接收的阳光非常少。要知道,太阳系天体与地球的距离每增加10倍,我们看到的亮度就会下降10000倍,因此即使第九大行星非常大,观测难度也将令人难以想象。再加上天空面积非常广,因此我们才始终没有发现它。
这篇论文很快引起了热议,毕竟他们的研究头头是道,看起来非常令人信服。因此,原本沉寂下来的关于第九大行星的话题,又重新被点燃。可是,最近的一项研究表明,二人的理论存在着一个严重的问题,或将使得他们的理论被彻底推翻。
幸存者偏差
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密歇根大学物理学家Kevin Napier最近在arXiv上发表了自己的最新研究,指出了上一个理论的问题。
Napier表示:和所谓的第九大行星一样,外海王星天体的观测难度也非常大。尤其是当它们远离近日点时,人类几乎不可能观测到它们,只能在它们处于近日点附近时能够窥视一下。正是因为我们只能看到位于近日点的外海王星天体,使得我们的观测结果不可避免地出现较大的片面性。这在统计学上有一个著名的专有名词——幸存者偏差。
研究人员在论文中进一步解释道:“由于这些极端外海王星天体(ETNOs)轨道离心率极高,其亮度又遵从着与距离的4次方成反比的规律,因此它们只能在近日点附近的几十年内被观测到。同时,望远镜的观测又只能在一年内特定的时间里对特定的区域进行观测,而且深度有限,这些影响都会造成明显的选择性偏差。”
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据介绍,Batygin和Brown最初的模拟过程只采用了六颗ETNOs,并且没有宣布他们的选择方式,因此其中很有可能带有选择性偏差。因此,Napier认为,此前认为的第九大行星造成柯伊伯带天体运行规律诡异的现象,可能只是选择性偏差导致的“幻觉”。
因此,为了确保样本选取的全面、可靠性,本次研究的科学家采用了更加科学的抽样方式,那就是扩大选取的范围。
第九大行星理论的致命打击为了保证抽样的科学性,Napier等人从以下范围内分别进行了抽样,并且增加了样本的数量:
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- 从“外太阳系起源巡天计划”(OSSOS)中抽取5颗天体;
- 从“暗能量调查”(DES)中抽取5颗天体;
- Scott Sheppard、Chad Trujillo和David Tholen三人多年以来致力于第九大行星的搜寻,发现过许多颗外海王星天体,包括前不久刚刚确认的已知最遥远的太阳系天体FarFarOut,Napier又从该团队的发现中抽取了4颗天体。
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