在太陽系邊緣的“巨獸”

苗千

在2018年10月2日，國際天文聯(lián)合會小行星中心（International Astronomical Union's Minor Planet Center）宣布，卡內(nèi)基科學(xué)研究所的斯科特·謝潑德（Scott S. Sheppard）、夏威夷大學(xué)的大衛(wèi)·蘇倫（David Tholen）和北亞利桑那大學(xué)的查得·特路希略（Chad Trujillo），三位科學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)一個名為“2015 TG387”，綽號“鬼怪”（Goblin）的矮行星。這個位于太陽系邊緣的矮行星距離太陽大約80個天文學(xué)單位（地球與太陽的距離為1天文學(xué)單位）。這個發(fā)現(xiàn)同時也被發(fā)表在了《天文期刊》（The Astronomical Journal）雜志上。

在太陽系邊緣的矮行星因為距離太過遙遠，極難發(fā)現(xiàn)。即使人類能夠通過天文望遠鏡發(fā)現(xiàn)它們的存在，往往也需要幾年時間的持續(xù)觀察才能確定它們的運行軌道。矮行星“2015 TG387”之所以能被發(fā)現(xiàn)，也是因為它正處于比較接近太陽的位置，即使是在它的軌道上距離太陽最近的“拱點”（perihelion），“2015 TG387”距離太陽也有65個天文學(xué)單位。相比之下，冥王星距離地球只有大約34個天文學(xué)單位。

此前人類只知曉兩個近日拱點比“2015 TG387”距離太陽更遠的天體，矮行星“2012 VP113”距離太陽80個天文學(xué)單位，而小行星塞德娜（90377 Sedna）距離地球76個天文學(xué)單位。從這個角度來說“2015 TG387”排在第三位，而它在太陽系內(nèi)運行的軌道狹長，在最遠處可以達到距離太陽2300個天文學(xué)單位，這使它成為人類已知的距離太陽最遠的太陽系天體。這顆直徑300公里的矮行星圍繞太陽運轉(zhuǎn)一圈需要花費4萬年的時間。在這期間，超過99%的時間它都會顯得太過黯淡而很難為人所見。

類似于“2015 TG387”這樣的矮行星被稱為內(nèi)奧爾特云天體（Inner Oort Cloud Object）。科學(xué)家們估計，類似的天體可能有數(shù)以千計，只是因為它們?nèi)季嚯x地球太過遙遠而難以發(fā)現(xiàn)。如果人們對于這類天體所知越多，就越能夠理解太陽系邊緣的環(huán)境。

距離正式公布發(fā)現(xiàn)矮行星“2015 TG387”才過了兩個多月的時間，國際天文聯(lián)合會的小行星中心又一次宣布，由同一組科學(xué)家謝潑德、蘇倫和特路希略又一次共同發(fā)現(xiàn)了一個內(nèi)奧爾特云天體，這就是直徑大約500公里，主要由冰構(gòu)成，外表粉紅色，綽號叫作“遙遠”（Farout）的矮行星“2018 VG18”。它與太陽的距離達到了120個天文學(xué)單位以上，這也是人類第一次發(fā)現(xiàn)距離太陽100個天文學(xué)單位以上的太陽系天體。

這幾位科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)“遙遠”的痕跡是在2018年11月10日。與之前發(fā)現(xiàn)“2015 TG387”的過程類似，他們首先通過在夏威夷冒納凱阿火山頂?shù)娜毡娟男菆F望遠鏡（Subaru Telescope）進行觀測，到了12月又在智利拉斯坎帕納斯天文臺（Las Campanas Observatory）利用巨型麥哲倫望遠鏡（Giant Magellan Telescope）連續(xù)觀測了一個星期的時間，終于確定了這個矮行星的存在。

想要確定“2018 VG18”的軌道恐怕還需要幾年時間的持續(xù)觀測。目前人們只是大概知道了它的直徑和顏色，它的運行速度看上去比較緩慢，圍繞太陽運轉(zhuǎn)一周大約需要1000年的時間。實際上，同一個研究小組在2014年就發(fā)現(xiàn)了距離地球84個天文學(xué)單位，綽號“拜登”（Biden）的小行星“2012 VP113”。可以想見，如果他們持續(xù)進行觀測探索，未來還會在這個區(qū)域發(fā)現(xiàn)更多類似的天體。

對于這個區(qū)域進行多年持續(xù)的觀測，雖然不時能夠得到新發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造出一個又一個的新紀錄，讓人類對于太陽系邊緣區(qū)域的理解更深刻，卻不是這一組科學(xué)家進行探測的最終目的。科學(xué)家矢志不渝進行太空觀測的目的，在于尋找一個在天文學(xué)界流傳了近一個世紀的“怪獸”——第九行星。

此前人們認為在太陽系內(nèi)有九大行星，隨后最外層的冥王星被降格為矮行星，因此傳說中的第九行星也被稱作“Planet X”。在太陽系內(nèi)部，冥王星之外，是否還有一顆從未被人類發(fā)現(xiàn)過的巨大行星？多年來，這幾乎已經(jīng)成為天文學(xué)界的一個神話。也不斷有人聲稱發(fā)現(xiàn)了新的行星，以上萬年的周期在太陽系的外圍運轉(zhuǎn)，從不進入太陽系內(nèi)部，因此與其他行星并無顯著的引力作用，但是它又對于太陽系的結(jié)構(gòu)，尤其是太陽系邊緣的天體，有著深刻的影響。

依照天文學(xué)家的推測，在大約45億年前太陽系形成的初期，一顆巨大的行星圍繞著太陽運轉(zhuǎn)，卻被其他行星撞擊到了太陽系的邊緣，從此一直遠離太陽，如同一個隱沒的巨獸，難以被太陽系內(nèi)部的人類發(fā)現(xiàn)。這樣的假設(shè)固然有趣，也能夠激發(fā)人類對此無窮無盡的想象，但是想要對它進行驗證，還是需要通過天文學(xué)觀測發(fā)現(xiàn)第九行星存在的痕跡才行。除非能夠觀測到這樣一顆巨大的行星掠過，否則，其他最為直接的證據(jù)也就是觀測到在太陽系邊緣區(qū)域的引力影響。

一些天文學(xué)家認為，位于太陽系邊緣的眾多矮行星運行軌跡高度相似，說明了它們統(tǒng)一受到了某一個巨大天體的引力影響，這正說明了第九行星的存在;而通過積累越來越多矮行星存在的證據(jù)，并且記錄它們的運行軌道，便可以間接得出第九行星的質(zhì)量和運行軌道。

實際上，人類尋找第九行星已經(jīng)有了一個世紀的時間。這個傳說中的行星結(jié)合了科學(xué)與浪漫的想象，足以激發(fā)一代又一代天文學(xué)家的熱情。一旦發(fā)現(xiàn)這樣的行星，也必將使人們對于太陽系的形成歷史有更深的理解。另一方面，也正是因為這個傳說中的行星極難發(fā)現(xiàn)，人們所能做的，也只有不斷地積累證據(jù)，直到有一天，有足夠多的天文學(xué)家承認證據(jù)已經(jīng)多到了足以證明第九行星的存在——或者是在未來的某一天，這個傳說中的“巨獸”真正出現(xiàn)在人們的視野中。

（本文寫作參考了《科學(xué)》雜志和卡內(nèi)基科學(xué)研究所的相關(guān)報道）