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利維坦按：我們所說(shuō)的“超級(jí)地球”，一般是指一種繞行恒星公轉(zhuǎn)，因質(zhì)量約為地球的二點(diǎn)五到十倍，被歸類(lèi)在溫度較熱且較無(wú)冰層覆蓋的類(lèi)海王星與體積大小近似地球之行星中間的星體。和去年底發(fā)現(xiàn)的Wolf 1061c（圍繞紅矮星Wolf 1061旋轉(zhuǎn)的三顆行星之一）不同，加利福尼亞理工學(xué)院最近宣布發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新行星，卻是一個(gè)截然不同的話題——因?yàn)槠渌枋龅男行遣⒉粐@遠(yuǎn)距離恒星旋轉(zhuǎn)，而且，它在太陽(yáng)系內(nèi)。

文/Michael D. Lemonick

譯/xaviera 、郭斯塔

校對(duì)/小趙

原文/www.scientificamerican.com/article/strong-evidence-suggests-a-super-earth-lies-beyond-pluto1/

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一些引人注目的證據(jù)表明，在黑暗的柯伊伯帶也許存在著一個(gè)巨大的、前所未見(jiàn)的世界【譯者注：柯伊伯帶是太陽(yáng)系在海王星軌道（距離太陽(yáng)約30天文單位）外黃道面附近、天體密集的中空?qǐng)A盤(pán)狀區(qū)域。柯伊伯帶的假說(shuō)最初是由愛(ài)爾蘭裔天文學(xué)家艾吉沃斯提出，杰拉德·柯伊伯發(fā)展了該觀點(diǎn)?！?/span>

藝術(shù)家呈現(xiàn)出的第九大行星可能的樣子。加利福利亞理工學(xué)院/R·胡特

“發(fā)現(xiàn)新行星”這樣的新聞標(biāo)題激動(dòng)人心的程度，就好像看見(jiàn)“有人被狗咬了”一樣，也就是說(shuō)，并不讓人感興趣。多虧了開(kāi)普勒太空任務(wù)，在過(guò)去二十年間，天文學(xué)家辨認(rèn)出了大約2000個(gè)繞恒星運(yùn)動(dòng)的行星，有的距地球數(shù)十甚至上百光年遠(yuǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)在科學(xué)層面上講非常重要，但是現(xiàn)在已經(jīng)有了這么多識(shí)別到的行星，再多識(shí)別到一個(gè)好像也不是什么大不了的事。但是加利福尼亞理工學(xué)院今天宣布發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新行星卻是一個(gè)截然不同的話題，因?yàn)槠渌枋龅男行遣⒉粐@遠(yuǎn)距離恒星旋轉(zhuǎn)。它處在太陽(yáng)系之中——而太陽(yáng)系是一個(gè)你覺(jué)得目前已經(jīng)被我們探究了很多的地方。

顯然并不是這樣：在《天文學(xué)雜志》上發(fā)表的一篇分析報(bào)告里，加州理工學(xué)院的行星科學(xué)家康斯坦丁·巴蒂金和麥克·布朗稱(chēng)，他們所提出的是證明一個(gè)巨大的、未被發(fā)現(xiàn)的行星存在的有力間接證據(jù)，這個(gè)行星也許有地球的十倍大，在離冥王星軌道更遠(yuǎn)的太陽(yáng)系外圍的黑暗中運(yùn)行。科學(xué)家們通過(guò)少數(shù)能觀測(cè)到的小型星體中，一部分的運(yùn)行軌道產(chǎn)生的異常，才推斷出它的存在?！拔液芫脹](méi)有為一件事這么激動(dòng)過(guò)了，”格雷格·勞克林說(shuō)道。他是在圣克魯茲的加州大學(xué)研究行星形成和動(dòng)態(tài)的專(zhuān)家，他沒(méi)有參與這次研究。

這個(gè)暫時(shí)被研究人員命名為“第九大行星”的星體，距離太陽(yáng)大約305億公里，是冥王星到太陽(yáng)平均距離的5倍。作者表示，它除了體積龐大以外，還非常的昏暗，也難怪至今還沒(méi)有人觀測(cè)到它。

前提是如果它真的存在的話。“很遺憾，”據(jù)布朗說(shuō)，“我們目前沒(méi)有具體探測(cè)到它的存在?！钡乾F(xiàn)在的證據(jù)充足到其他專(zhuān)家們也開(kāi)始重視起來(lái)?！拔艺J(rèn)為這非常有說(shuō)服力，”夏威夷雙子星天文臺(tái)的專(zhuān)家乍得·特魯希略說(shuō)。在位于科羅拉多州博爾德的美國(guó)西南研究院里，一位太陽(yáng)系理論家大衛(wèi)·內(nèi)斯沃爾尼同樣表示非常佩服?！八麄兎浅?yōu)秀，”他說(shuō)，“他們做得特別好?！?/span>

動(dòng)畫(huà)據(jù)太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)制作。加利福利亞理工學(xué)院/R·胡特

奇怪的軌道

“近日點(diǎn)幅角”（argument of perihelion）

巴蒂金和布朗并不是最開(kāi)始論證在太陽(yáng)系中還有一個(gè)行星的科學(xué)家。在2014年，卡內(nèi)基科學(xué)研究所的特魯希略和斯科特·謝潑德在《自然》中提到了他們所發(fā)現(xiàn)的一個(gè)更小的星體，叫做2012 VP113，它和少量之前被識(shí)別的星體處于外太陽(yáng)系的同一個(gè)軌道，表明也許在那里真的有行星的存在。證據(jù)在于它們運(yùn)行的軌道上，尤其是在一個(gè)叫做“近日點(diǎn)幅角”的模糊參數(shù)上，該參數(shù)用來(lái)描述一個(gè)星體到太陽(yáng)最接近點(diǎn)的時(shí)間和它穿過(guò)太陽(yáng)系的平面的時(shí)間之間的關(guān)系。特魯希略和謝潑德識(shí)別的天體都有著相似到不可思議的近日點(diǎn)參數(shù)，這也許意味著它們被同一個(gè)前所未見(jiàn)的行星的引力吸引著?！拔覀冏⒁獾揭恍┢婀值氖?，”特魯希略說(shuō)，“我們還說(shuō)'有人應(yīng)該進(jìn)行進(jìn)一步的探索’?！保ā犊茖W(xué)美國(guó)人》隸屬于《自然》出版集團(tuán)。）

2012 VP113，它和少量之前被識(shí)別的星體處于外太陽(yáng)系的同一個(gè)軌道，表明也許在那里真的有行星的存在。

一些研究小組確實(shí)這樣做了，并且他們同意一個(gè)隱藏的行星這一說(shuō)法是可信的，但是仍然有待進(jìn)一步探究（詳情參看最近一期《科學(xué)美國(guó)人》中“對(duì)X星球的研究”一文：www.scientificamerican.com/article/hidden-planet-x-could-orbit-in-outer-solar-system/）。然而新的分析報(bào)告使這個(gè)推斷更加引人矚目。用巴蒂金的話說(shuō)，相似的近日點(diǎn)參數(shù)結(jié)果“僅僅是冰山一角”。

巴蒂金說(shuō)，他和布朗所做的第一件事，就是重新分析了特魯希略和謝潑德的數(shù)據(jù)。“我們注意到，”他說(shuō)，“這幾個(gè)天體軌道的長(zhǎng)軸都落在了天空中的同一個(gè)象限中?！?/strong>換句話說(shuō)，它們都指向同一個(gè)方向。這個(gè)結(jié)果并不能確切說(shuō)明什么；兩個(gè)天體即使軌道不盡相同，也有可能有著類(lèi)似的近日點(diǎn)參數(shù)。但當(dāng)布朗和巴蒂金在繪制這些外太陽(yáng)系天體的軌道時(shí)，它們注意到這些軌道有著十分接近的橢圓形態(tài)?！澳欠N東西不應(yīng)該很容易就發(fā)現(xiàn)了嗎？”布朗問(wèn)道?！澳憧隙〞?huì)這么想。那是因?yàn)槲覀冎斑^(guò)分關(guān)注于數(shù)據(jù)，從來(lái)沒(méi)有回過(guò)頭從整體觀察過(guò)太陽(yáng)系。我簡(jiǎn)直不敢相信我居然從沒(méi)注意到這點(diǎn)，”他說(shuō)，“這太荒唐了?！?/span>

通過(guò)其運(yùn)行軌道的指向性，科學(xué)家們更加清楚地意識(shí)到，這些原本相隔萬(wàn)里的物體是被某種力量所聚集到一起的?！耙婚_(kāi)始，”布朗說(shuō)，“我們說(shuō)'那兒不會(huì)有什么星球的，根本不可能?！币虼?，他們對(duì)里面最有可能的一個(gè)選擇進(jìn)行了檢查——結(jié)果顯示，在冥王星之外，充斥著寒冰的柯伊伯帶中，漂浮物已經(jīng)聚少成多，形成了一個(gè)星球主體，就像銀河在因大爆炸形成的宇宙氣團(tuán)的重力影響下，自然而然地成型一樣。

作者意識(shí)到，事情之所以會(huì)發(fā)展到大家都未曾注意到的地步，是因?yàn)榭乱敛畮狈ζ浔匦璧馁|(zhì)量。雖然科學(xué)家們認(rèn)為這個(gè)星球的存在是“不科學(xué)”的，但他們的模擬器卻正好模擬出了正確的對(duì)齊軌道。不僅如此，此消息還昭示了另一件事：巨行星的引力會(huì)導(dǎo)致一系列完全獨(dú)立天體的產(chǎn)生，它們的軌道之間沒(méi)有對(duì)齊，但卻會(huì)與太陽(yáng)系行星的軌道大相徑庭——二者的夾角會(huì)達(dá)到90度甚至更大?！斑@真是令人匪夷所思，”巴蒂金表示，“但麥克又說(shuō)，'我覺(jué)得我在以前的數(shù)據(jù)里見(jiàn)過(guò)這種情況?！惫黄淙?，觀測(cè)者們發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個(gè)與之類(lèi)似的天體，但沒(méi)人說(shuō)得上來(lái)是如何形成的。而現(xiàn)在，巴蒂金和布朗的模擬實(shí)驗(yàn)就提供了一種方案。拉芙林表示，“為這一個(gè)假想的行星整合好的兩條獨(dú)立的新證據(jù)，令他們的假設(shè)更有說(shuō)服力了?！?/span>

九號(hào)假想行星的引力，或許會(huì)是冥王星外兩組不同天體的罕見(jiàn)軌道的成因。圖表是經(jīng)太空望遠(yuǎn)鏡拍攝后制作。加州理工學(xué)院/R·赫特

超級(jí)地球

根據(jù)數(shù)據(jù)，最符合條件的行星的質(zhì)量應(yīng)該相當(dāng)于地球的10倍，這比太陽(yáng)系第四大行星海王星要小一些，后者的質(zhì)量達(dá)到了地球的17倍，但這并不妨礙前者被列入“超級(jí)地球”的行列，同屬的在太陽(yáng)系外其他星球有很多，但這是目前為止太陽(yáng)系里的第一個(gè)。它的軌道被拉得很扁，近日點(diǎn)離太陽(yáng)僅有350億公里（布朗表示，“這里也是它造成所有破壞的地方”），而距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的距離，是這個(gè)數(shù)字的三到六倍。

位于夏威夷的日本昴宿望遠(yuǎn)鏡

但即使在如此遙遠(yuǎn)的距離，第九大行星一般還是能被現(xiàn)有的望遠(yuǎn)鏡觀察到——位于夏威夷的日本昴宿望遠(yuǎn)鏡就是觀測(cè)它最佳的利器。它不僅有著巨大的鏡片，能夠捕捉到十分微弱的星光，更有著非常廣闊的視角，研究人員也因此可以橫掃極大范圍的星空。“可惜啊，我們并沒(méi)有昴宿望遠(yuǎn)鏡，”布朗說(shuō)道，“這就表示我們不太可能看得到它了。所以我們要告訴別人該往哪兒看。”在他們真的看到它之前，宇航員都不能打包票說(shuō)第九大行星真的存在?！拔乙恢倍紝?duì)太陽(yáng)系里有著另一個(gè)行星的言論持懷疑態(tài)度，”美國(guó)西南研究院的哈爾·李維森表示，“在我職業(yè)生涯中，我已經(jīng)聽(tīng)到很多很多次這種說(shuō)法了，沒(méi)一個(gè)說(shuō)對(duì)了的。”他也承認(rèn)，軌道對(duì)齊確實(shí)存在?！胺彩卤赜性虻摹５褪沁@個(gè)原因還需要再多研究研究?！?/span>

但總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于即將到來(lái)的重大發(fā)現(xiàn)的前景，行星科學(xué)家們還是十分激動(dòng)的?！拔夷贻p的時(shí)候，”謝潑德表示，“我們都以為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了所有的大型行星。如果現(xiàn)在能證明我們錯(cuò)了，那真是個(gè)讓人興奮的驚喜?！?/span>

約翰·赫歇爾：“我們就像哥倫布從西班牙海岸眺望美國(guó)一樣審視著這個(gè)星球（天王星）?！?/span>

拉芙林說(shuō)，1846年9月10日，英國(guó)天文學(xué)家約翰·赫歇爾和英國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)的一席談話，調(diào)動(dòng)起了整個(gè)天文界的情緒。觀測(cè)到的天王星軌道的不規(guī)則形態(tài)，證明其正受到某大型未知行星引力的牽引。談到這個(gè)神秘天體，赫歇爾說(shuō)道，“我們就像哥倫布從西班牙海岸眺望美國(guó)一樣審視著這個(gè)星球。通過(guò)明了的證據(jù)，和深遠(yuǎn)細(xì)致的分析，我們已經(jīng)感受到了它的一舉一動(dòng)?！眱H僅兩周之后，就在理論家計(jì)算出來(lái)的位置，人們發(fā)現(xiàn)了天王星。