几十年来,天文学家一直在我们太阳系遥远的外围寻找可能的“X行星”,推测那里可能潜伏着某种巨大而黑暗的东西,其引力影响偶尔会扰乱我们所看到的天体的轨道。寻找的动力很大:当1846年天文学家在天王星之外寻找X行星时,他们发现了海王星;当1930年他们在海王星之外寻找X行星时,他们发现了冥王星。从那时起,寻找冥王星之外的X行星几乎太过成功了——天文学家发现了如此多的新的、类似冥王星的“海王星外天体”(TNO),以至于将冥王星从行星地位降级,而不是将太阳系的行星数量膨胀到数百个,变得更加明智。毕竟,即使是新发现的TNO中最大的也只有冥王星那么大——天文学家知道那里没有任何东西配得上“X行星”的称号。
也就是说,也许直到现在。12月8日,来自瑞典和墨西哥的研究人员悄悄地向著名的《天文学与天体物理学》杂志提交了两篇论文,宣布他们发现了两个可能的X行星候选者,而不是一个。这种悄无声息并没有持续多久。尽管这两篇论文都尚未被接受同行评审和发表,但研究人员还是将它们上传到了arXiv,这是一个预印本论文的公共在线存储库,它们于昨晚出现在那里。今天,随着有关在我们太阳系中发现新行星的消息在世界各地的新闻报道和新闻报道和博客文章中传开,其他天文学家正在审查这些论文,并且大多持怀疑态度。专家们在Twitter和Facebook等公共论坛上进行的随后的讨论,为了解有时混乱的科学过程的实时情况提供了一个难得的机会。
“通常我更喜欢只上传已被接受的论文,”瑞典查尔姆斯理工大学的天文学家,也是这两项研究的合著者Wouter Vlemmings说。“然而,这一次,我们已经用尽了我们的想法。……通过arXiv上传,我们特别希望接触到能够告诉我们是否遗漏了某些内容的社区,在这种情况下,我们完全打算撤回论文……我个人没有想到的是它在天文学界以外产生的影响。”
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其中一个候选者,绰号为“Gna”(以快速移动的“北欧信使女神”命名,Vlemmings说)出现在天空中,靠近W Aquilae星,而另一个尚未命名的候选者则出现在我们最近的邻近恒星系半人马座阿尔法星附近。天文学家使用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)探测到了这两个天体,这是一组巨大的无线电天线,坐落在智利安第斯山脉的高沙漠中,最初认为这些天体是来自遥远背景星系的微弱光芒。但在几个月内拍摄的几对快照中,这两个天体似乎都相对于“固定”的背景恒星迅速移动,表明它们与我们的太阳系相对接近。由于每个天体只被观测到两次,并且具有各种尺寸、成分和距离我们距离的天体都可以解释测量的亮度,因此这两个天体的性质都存在相当大的不确定性。
研究人员表示,Gna很可能是一个直径约200公里的小行星,漂浮在土星和天王星之间,但也可能是一个自由漂浮的海王星大小的行星,漂移到一百倍远的距离,或者是一颗失败的恒星——一个木星大小的棕矮星——从附近的星际空间经过。同样,在半人马座阿尔法星方向看到的天体也可能是附近的棕矮星,一颗大小介于地球和海王星之间的超级地球,比冥王星远六倍,或者是一块令人印象深刻的冰块,距离我们近得多。
或者,这两个天体都可能是幻觉,是在世界上最复杂和雄心勃勃的无线电望远镜阵列中回荡的随机噪声闪烁。卡内基科学研究所的行星科学家Scott Sheppard参与了外太阳系调查,他认为,只有两个观测结果支撑着这两项发现声明,这让人难以接受。“任何事物都可能产生两个随机探测,而你总是可以通过任意两点拟合一条直线,”Sheppard说。他说,要证明这两个天体中的任何一个是真实的,可能需要第三次探测,即显示该天体以恒定速度清晰线性运动的探测。
这些天体是什么,以及它们是否真的存在,都是悬而未决的问题。然而,可以肯定的是,早期的搜索已经限制了任何X行星的可能性。美国宇航局的广域红外巡天探测器太空望远镜进行的全面天空搜索此前未发现任何迹象表明我们太阳系中存在任何额外的行星,排除了在距太阳约三万亿公里的范围内存在任何木星大小的天体,以及在距太阳一半距离的范围内存在任何土星大小的天体。像超级地球这样更小更暗的天体仍然可能潜伏在那里,不为人所见,但天文学家说,在例行的ALMA测量中如此轻易地偶然发现它似乎在统计学上不太可能。
加州理工学院著名的天文学家、自称“冥王星杀手”的Mike Brown发现了几个大型TNO,这些TNO使前行星冥王星被降级。他在Twitter上发布了另一个反对声称的新行星的统计学论据。“如果ALMA真的在其微小、微小、微小的视野中意外地发现了一个巨大的外太阳系天体,”Brown在推特上写道,“那将表明在外太阳系中存在大约20万颗地球大小的行星。这,嗯,不可能。”
“更妙的是,”他后来补充说,“我刚刚意识到,存在如此多的地球大小的行星会 destabilize 整个太阳系,我们都会死。” 尽管如此,Brown指出,“外太阳系可能潜伏着大型行星的想法是完全合理的。”
许多最尖锐的反应来自天文学家在一个致力于对外行星成像的公共Facebook群组上讨论结果。(更新:该群组此后已设为私人群组。)在发推文称这两篇论文“将引发1000篇无疑是错误的博客和新闻稿”之后,罗切斯特大学的天文学家Eric Mamajek详细说明了他认为的这两个天体在运动和亮度测量方面存在的严重不一致之处。“‘Gna’大概代表‘愚蠢的非小行星’,”Mamajek打趣道,然后暗示这些天体或许是遥远星系中的活动,只是被误解为离地球更近。“请把他们在翁萨拉抽的东西给我来一点,”他补充道。
在同一个群组中,斯坦福大学的天文学家Bruce Macintosh指出,ALMA发现的前两个海王星外天体“惊人地巧合”地出现在明亮的恒星旁边。Macintosh猜测,更有可能的是,这些所谓的物体实际上是“一些残留的人工痕迹”——ALMA复杂校准方法中的怪癖在数据中产生的海市蜃楼。
Vlemmings坚称,他和他的同事已经仔细检查了这些和其他几种情况,但都无济于事。无论它们是什么,这些天体似乎都太亮、太像点光源,无法被解释为遥远的星系,而且他说,它们靠近明亮的恒星实际上有助于数据校准,并降低了观测误差的可能性。“尽管如此,我们当然对这些选项持开放态度,并且多次向ALMA同事发送查询[询问],他们是否可以想象出如何人为地创建这样的点光源,”Vlemmings说。“还没有人说他们认为可以做到。” Vlemmings补充说,在公众舆论法庭上对这些说法的审判并非没有好处。尽管突然的宣传是不受欢迎的,“到目前为止,最有帮助的反馈是许多使用其他仪器进行观测的提议。” 在天文学界其他人的帮助下,支持或反对下一个X行星的证据可能不会那么遥远。