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利维坦按：我们所说的“超级地球”，一般是指一种绕行恒星公转，因质量约为地球的二点五到十倍，被归类在温度较热且较无冰层覆盖的类海王星与体积大小近似地球之行星中间的星体。和去年底发现的Wolf 1061c（围绕红矮星Wolf 1061旋转的三颗行星之一）不同，加利福尼亚理工学院最近宣布发现的一个新行星，却是一个截然不同的话题——因为其所描述的行星并不围绕远距离恒星旋转，而且，它在太阳系内。 文/Michael D. Lemonick 译/xaviera 、郭斯塔 校对/小赵 原文/www.scientificamerican.com/article/strong-evidence-suggests-a-super-earth-lies-beyond-pluto1/ 天文学家发现，一些引人注目的证据表明，在黑暗的柯伊伯带也许存在着一个巨大的、前所未见的世界【译者注：柯伊伯带是太阳系在海王星轨道（距离太阳约30天文单位）外黄道面附近、天体密集的中空圆盘状区域。柯伊伯带的假说最初是由爱尔兰裔天文学家艾吉沃斯提出，杰拉德·柯伊伯发展了该观点。】 艺术家呈现出的第九大行星可能的样子。加利福利亚理工学院/R·胡特 “发现新行星”这样的新闻标题激动人心的程度，就好像看见“有人被狗咬了”一样，也就是说，并不让人感兴趣。多亏了开普勒太空任务，在过去二十年间，天文学家辨认出了大约2000个绕恒星运动的行星，有的距地球数十甚至上百光年远。总的来说，这些发现在科学层面上讲非常重要，但是现在已经有了这么多识别到的行星，再多识别到一个好像也不是什么大不了的事。但是加利福尼亚理工学院今天宣布发现的一个新行星却是一个截然不同的话题，因为其所描述的行星并不围绕远距离恒星旋转。它处在太阳系之中——而太阳系是一个你觉得目前已经被我们探究了很多的地方。
显然并不是这样：在《天文学杂志》上发表的一篇分析报告里，加州理工学院的行星科学家康斯坦丁·巴蒂金和麦克·布朗称，他们所提出的是证明一个巨大的、未被发现的行星存在的有力间接证据，这个行星也许有地球的十倍大，在离冥王星轨道更远的太阳系外围的黑暗中运行。科学家们通过少数能观测到的小型星体中，一部分的运行轨道产生的异常，才推断出它的存在。“我很久没有为一件事这么激动过了，”格雷格·劳克林说道。他是在圣克鲁兹的加州大学研究行星形成和动态的专家，他没有参与这次研究。
这个暂时被研究人员命名为“第九大行星”的星体，距离太阳大约305亿公里，是冥王星到太阳平均距离的5倍。作者表示，它除了体积庞大以外，还非常的昏暗，也难怪至今还没有人观测到它。
前提是如果它真的存在的话。“很遗憾，”据布朗说，“我们目前没有具体探测到它的存在。”但是现在的证据充足到其他专家们也开始重视起来。“我认为这非常有说服力，”夏威夷双子星天文台的专家乍得·特鲁希略说。在位于科罗拉多州博尔德的美国西南研究院里，一位太阳系理论家大卫·内斯沃尔尼同样表示非常佩服。“他们非常优秀，”他说，“他们做得特别好。”
奇怪的轨道 “近日点幅角”（argument of perihelion） 巴蒂金和布朗并不是最开始论证在太阳系中还有一个行星的科学家。在2014年，卡内基科学研究所的特鲁希略和斯科特·谢泼德在《自然》中提到了他们所发现的一个更小的星体，叫做2012 VP113，它和少量之前被识别的星体处于外太阳系的同一个轨道，表明也许在那里真的有行星的存在。证据在于它们运行的轨道上，尤其是在一个叫做“近日点幅角”的模糊参数上，该参数用来描述一个星体到太阳最接近点的时间和它穿过太阳系的平面的时间之间的关系。特鲁希略和谢泼德识别的天体都有着相似到不可思议的近日点参数，这也许意味着它们被同一个前所未见的行星的引力吸引着。“我们注意到一些奇怪的事，”特鲁希略说，“我们还说'有人应该进行进一步的探索’。”（《科学美国人》隶属于《自然》出版集团。）
2012 VP113，它和少量之前被识别的星体处于外太阳系的同一个轨道，表明也许在那里真的有行星的存在。 一些研究小组确实这样做了，并且他们同意一个隐藏的行星这一说法是可信的，但是仍然有待进一步探究（详情参看最近一期《科学美国人》中“对X星球的研究”一文：www.scientificamerican.com/article/hidden-planet-x-could-orbit-in-outer-solar-system/）。然而新的分析报告使这个推断更加引人瞩目。用巴蒂金的话说，相似的近日点参数结果“仅仅是冰山一角”。
巴蒂金说，他和布朗所做的第一件事，就是重新分析了特鲁希略和谢泼德的数据。“我们注意到，”他说，“这几个天体轨道的长轴都落在了天空中的同一个象限中。”换句话说，它们都指向同一个方向。这个结果并不能确切说明什么；两个天体即使轨道不尽相同，也有可能有着类似的近日点参数。但当布朗和巴蒂金在绘制这些外太阳系天体的轨道时，它们注意到这些轨道有着十分接近的椭圆形态。“那种东西不应该很容易就发现了吗？”布朗问道。“你肯定会这么想。那是因为我们之前过分关注于数据，从来没有回过头从整体观察过太阳系。我简直不敢相信我居然从没注意到这点，”他说，“这太荒唐了。” 通过其运行轨道的指向性，科学家们更加清楚地意识到，这些原本相隔万里的物体是被某种力量所聚集到一起的。“一开始，”布朗说，“我们说'那儿不会有什么星球的，根本不可能。’”因此，他们对里面最有可能的一个选择进行了检查——结果显示，在冥王星之外，充斥着寒冰的柯伊伯带中，漂浮物已经聚少成多，形成了一个星球主体，就像银河在因大爆炸形成的宇宙气团的重力影响下，自然而然地成型一样。 作者意识到，事情之所以会发展到大家都未曾注意到的地步，是因为柯伊伯带缺乏其必需的质量。虽然科学家们认为这个星球的存在是“不科学”的，但他们的模拟器却正好模拟出了正确的对齐轨道。不仅如此，此消息还昭示了另一件事：巨行星的引力会导致一系列完全独立天体的产生，它们的轨道之间没有对齐，但却会与太阳系行星的轨道大相径庭——二者的夹角会达到90度甚至更大。“这真是令人匪夷所思，”巴蒂金表示，“但麦克又说，'我觉得我在以前的数据里见过这种情况。’”果不其然，观测者们发现了数十个与之类似的天体，但没人说得上来是如何形成的。而现在，巴蒂金和布朗的模拟实验就提供了一种方案。拉芙林表示，“为这一个假想的行星整合好的两条独立的新证据，令他们的假设更有说服力了。” 九号假想行星的引力，或许会是冥王星外两组不同天体的罕见轨道的成因。图表是经太空望远镜拍摄后制作。加州理工学院/R·赫特 超级地球 根据数据，最符合条件的行星的质量应该相当于地球的10倍，这比太阳系第四大行星海王星要小一些，后者的质量达到了地球的17倍，但这并不妨碍前者被列入“超级地球”的行列，同属的在太阳系外其他星球有很多，但这是目前为止太阳系里的第一个。它的轨道被拉得很扁，近日点离太阳仅有350亿公里（布朗表示，“这里也是它造成所有破坏的地方”），而距离太阳最远的距离，是这个数字的三到六倍。 位于夏威夷的日本昴宿望远镜 但即使在如此遥远的距离，第九大行星一般还是能被现有的望远镜观察到——位于夏威夷的日本昴宿望远镜就是观测它最佳的利器。它不仅有着巨大的镜片，能够捕捉到十分微弱的星光，更有着非常广阔的视角，研究人员也因此可以横扫极大范围的星空。“可惜啊，我们并没有昴宿望远镜，”布朗说道，“这就表示我们不太可能看得到它了。所以我们要告诉别人该往哪儿看。”在他们真的看到它之前，宇航员都不能打包票说第九大行星真的存在。“我一直都对太阳系里有着另一个行星的言论持怀疑态度，”美国西南研究院的哈尔·李维森表示，“在我职业生涯中，我已经听到很多很多次这种说法了，没一个说对了的。”他也承认，轨道对齐确实存在。“凡事必有原因的。但就是这个原因还需要再多研究研究。” 但总的来说，对于即将到来的重大发现的前景，行星科学家们还是十分激动的。“我年轻的时候，”谢泼德表示，“我们都以为已经发现了所有的大型行星。如果现在能证明我们错了，那真是个让人兴奋的惊喜。”
拉芙林说，1846年9月10日，英国天文学家约翰·赫歇尔和英国科学促进协会的一席谈话，调动起了整个天文界的情绪。观测到的天王星轨道的不规则形态，证明其正受到某大型未知行星引力的牵引。谈到这个神秘天体，赫歇尔说道，“我们就像哥伦布从西班牙海岸眺望美国一样审视着这个星球。通过明了的证据，和深远细致的分析，我们已经感受到了它的一举一动。”仅仅两周之后，就在理论家计算出来的位置，人们发现了天王星。 |
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