利用红外线天文卫星“IRAS”和“明里”的数据,探索“九号行星”

利用红外线天文卫星“IRAS”和“明里”的数据,探索“九号行星”

太阳系现在有8颗行星,有一种说法认为可能存在第9颗行星。这并不是指2006年将行星分类为矮行星的冥王星。目前尚未被发现的这颗行星暂定名为“第九行星”。这个学说的提出,起因于太阳系外天体的大量发现。

公转轨道离太阳非常远的太阳系外天体,是非常细长的椭圆形。调查这个轨道的远日点(离太阳最远的位置)的分布的话,近年明确了那个位置有统计学上的偏向的事。

九号行星是为了解释太阳系外天体轨道分布的偏差而被提出的行星质量天体。

如果九号行星位于离太阳非常远的地方,它的重力会扰乱周围天体的轨道。某个天体可能已经接近太阳,而另一个天体可能已经飞出太阳系。结果,九号行星周围的其他天体被一扫而空,剩下的天体被观察到现在的轨道分布有偏差。

话说回来,如果星球九号真的存在,那么到现在为止,它都必须逃过搜索的视线。

据推测,行星九号的公转轨道离太阳非常远,因此探测的不是可视光线,而是红外线。这是因为行星九号在重力的作用下略微收缩,并自身放射出红外线。

根据美国国家航空航天局(NASA)的宽视场红外线探测器“WISE”的观测,估计九号行星的质量不会比海王星的质量(地球的17倍)大。另外,在有关轨道的模拟实验中,行星九号的质量是地球的5到10倍,最合理的值是5倍左右,因此可能至今仍在躲避红外线望远镜的搜索。

美国Chris Sedgwick和Stephen Serjeant的研究团队使用两颗红外线天文卫星数据试图探索九号星球。一枚是NASA、荷兰航空宇宙计划局(NIVR)、英国理工学研究理事会(SERC)于1983年共同开发并发射的“IRAS”的数据,另一枚是日本的宇宙航空研究开发机构(JAXA) 2006年发射的“明里”的数据。

使用两颗红外线天文卫星获得的数据拍摄时间间隔约23年半,这是此次研究的关键。

离中心越远,天体的公转速度就越慢。另外,仰望天空时,天体的外观位置变化,一般来说离地球越远越慢。因此,通过数年左右的观测,位于极远处的行星九号的外观位置几乎不会发生变化。但是,这次观测的时间相隔了20年以上,所以九号行星的外观位置有可能发生了移动。

在这次的研究中,由于数据精度的限制,研究团队将可观测距离的上限定为8000au(1兆2000亿km),下限定为700au(1040亿km)(※)。然后,根据两颗红外线天文卫星拍摄到的红外线天体的亮度和光谱的能量分布,推算出该天体假设为行星时的质量和与太阳的距离。

※……1au(天文单位)=约1亿5000万公里,来自太阳到地球的平均距离

结果发现了多达535个的行星候选天体!它们几乎都与海王星的质量相同或略小,估计与太阳的距离在1000au(1500亿公里)以下。这与九号星球可能存在的范围的一部分一致。那么,这些星球中有九号吗?

遗憾的是,研究团队认为在535颗候选行星中包含第九大行星的可能性很小。

这次发现的行星候选天体几乎都与被称为“银河卷云(Galactic cirrus)”的天体的位置一致或在其附近。银河卷云是具有模糊结构的星际云,会发射远红外线。

这次发现的行星候选者都只是捕捉到了银河卷云本身或其附近天体发出的红外线。虽然也有2个位于银河卷云外的行星候选天体,但根据捕捉到波长更长的红外线的光线数据,得出的结论是,很有可能是银河卷云的红外线,而不是行星。

很遗憾,这次的研究最终没有发现“九号星球”,但反过来说,这也意味着我们缩小了“九号星球”存在的范围。根据这次的研究显示,九号行星的质量比土星小,距离超过1000au的可能性几乎为零。

九号行星是解释太阳系外天体轨道分布偏差的一种可能性,也很有可能用样本的偏差或其他力学机制等其他原因来解释。如果像这次这样的研究继续下去的话,早晚有一天可能会排除行星九号的可能性,也有可能会导致行星九号本身的发现。

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