我们可能正处于发现真正第九行星的边缘

大多数天文学家都渴望发现一颗行星，但 迈克·布朗 可能是唯一一位为自己“杀死”了一颗行星而自豪的人。由于他的研究，太阳系的第九大行星冥王星被从万神殿中移除——公众对此表示强烈抗议。你怎么能修改我们的童年？你怎么能乱动我们的天文馆？

大约10年前，布朗的女儿——当时大约10岁——提出了一个他可以寻求救赎的方法：去寻找另一颗行星。“当她这么说时，我有点笑了，”布朗说。“在我的脑海里，我想，‘这永远不会发生。’”

然而，布朗现在可能正处于实现女儿愿望的边缘。他和其他人过去十年收集的证据表明，外太阳系正在发生一些奇怪的事情：遥远的亚行星天体被发现在轨道上，这些轨道看起来像是被塑造过的，由一种看不见的引力排列而成。根据布朗的说法，这种力来自第九行星——一颗比地球大但比海王星小的行星。

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没有人找到 第九行星。如果它真的在那里，那么它就太遥远、太微弱了，几乎任何现有的望远镜都无法发现它。但这即将改变。一台新的望远镜，位于智利的 薇拉·C·鲁宾天文台，即将睁开它的机械眼睛。当它睁开眼睛时，它应该会捕捉到数百万个以前未被探测到的天体现象，从遥远的超新星到近地小行星——以及至关重要的是，围绕和超越冥王星的数万个新天体。

如果布朗的隐藏世界是真的，鲁宾几乎肯定会找到它，或者找到它存在的强有力间接证据。“在头一两年，我们将回答这个问题，”北爱尔兰贝尔法斯特女王大学的行星天文学家梅根·施瓦姆说——也许，太阳系将再次拥有第九颗行星。

冥王星于 1930 年被发现，似乎一直是一颗孤独的行星，位于太阳系的边缘。但在 2000 年代初期，天文观测者发现冥王星有伴了：在对那片荒凉边疆的调查中，其他与它非常相似的覆盖着冰霜的世界不断涌现。2005 年，加州理工学院的天文学家布朗和他的两位同事使用加州帕洛玛天文台，窥探到了一个遥远的轨道，这将改变我们对太阳系的认知。

那个轨道是 阋神星。它非常遥远——距离太阳是地球的 68 倍。但直径约为 1,500 英里，仅比冥王星略大。“当我发现阋神星并计算出它可能有多大时，我就想，‘好吧，就这样了。游戏结束了，’”布朗说。要么阋神星将成为一颗新行星，要么 冥王星并非我们所想。

发现第九行星将是巨大的。这样的发现可能会改变我们对太阳系过去的认知。

2006 年，国际天文学联合会的官员们决定，要符合行星的资格，一个天体必须绕恒星运行，必须有足够的质量让引力将其挤压成球体，并且必须有一个清晰的轨道。冥王星与一大群其他更小的天体共享其轨道邻域，未能克服第三个障碍。冥王星变成了“矮行星”——但它的降级并没有使它或其遥远的同伴对天文学家的吸引力降低。

冥王星和阋神星是柯伊伯带的成员，柯伊伯带是一个大致呈甜甜圈形状的环状结构，由太阳系形成初期遗留下来的冰碎片组成。还有无数个与它们一样的世界，被称为海王星外天体，但它们很难被看到。

尽管如此，在 2000 年代初期，布朗和他的两位阋神星共同发现者，北亚利桑那大学的查德威克·特鲁希略和耶鲁大学的大卫·拉宾诺维茨，发现了他们相当份额的天体。他们在 2004 年宣布了其中一颗，名为 塞德娜。它离太阳最近的距离是 76 个天文单位，或 AU（1 AU 相当于地球到太阳的平均距离），这远得令人难以置信，站在上面的人可以用针头挡住太阳的强烈光芒。那时，它是太阳系中探测到的最遥远的天体。事实上，它位于柯伊伯带之外，只能被看作是一个在恒星之间移动的模糊小点。有些人将塞德娜称为极端海王星外天体，或 ETNO。尽管定义不明确，但 ETNO 是第九行星传奇故事中的关键角色，第九行星也被称为 X 行星。“塞德娜是我们发现第九行星的第一个线索，尽管我们当时没有意识到，”布朗说。

2014 年，特鲁希略（当时在夏威夷的双子座天文台）和华盛顿卡内基科学研究所的天文学家斯科特·S·谢泼德发表了一篇关于塞德娜和另一个名为 2012 VP₁₁₃ 的遥远天体的 论文，后者离太阳最近的距离惊人地达到了 80 AU。两者都在 太阳圈顶层 来回穿梭——太阳圈顶层是我们太阳系的假定边界，它将太阳的磁化风与恒星之间的气体和尘埃分隔开来，星际空间从那里开始。“这两个天体是独一无二的，”谢泼德说。它们似乎是无法解释的。

塞德娜和 2012 VP₁₁₃（以及其他一些类似的奇怪天体）都位于轨道上，这些轨道非常伸展和遥远，以至于某种引力的影响一定将它们定位在那里，并铺设了它们围绕太阳的奇怪轨道高速公路。但那“某种东西”是什么呢？在这些距离上，包括海王星在内的巨行星的巨大引力场对它们没有任何显著的影响；唯一应该影响它们轨道的是太阳。

“这些天体位于一个死区，”谢泼德说。他和其他人认为，必须调用一个看不见的引力作用者来解释这些异常的旅行者。2014 年，谢泼德和特鲁希略提出，塞德娜、2012 VP₁₁₃ 和其他同伴可能由于一颗隐藏的行星——质量在地球的 2 到 5 倍之间——而拥有这些外围轨道，这颗行星正在拉扯它们，并随着时间的推移逐渐改变它们原始轨道的形状和位置。

找出这是否属实的最佳方法是使用这些 ETNO 及其轨道“作为外太阳系的引力探测器，”谢泼德说。这个想法吸引了布朗，他将谢泼德和特鲁希略 2014 年的研究带到了加州理工学院的走廊，找到了天文学家康斯坦丁·巴蒂金。布朗更像是一位夜空观测者，而巴蒂金是一位理论家，他想知道太阳系的地形图为何如此。他说：“我从解决观测难题中获得极大的乐趣。对我来说，刺激在于提出计算结果，并用数据对它们进行实战检验。”

布朗和巴蒂金仔细研究了六个 ETNO，并 注意到 了一些奇怪的事情正在发生。与八颗已知的行星不同，它们的轨道近似圆形，并且沿着同一个扁平平面（称为黄道面）定向，这六个天体（包括塞德娜）的轨道是椭圆形的，并且相对于黄道面倾斜了约 20 度。这六个天体也在同一空间区域最接近太阳。它们都太远了，超出了海王星的引力范围，但似乎有什么东西塑造了它们的轨道。

布朗和巴蒂金的计算机模型表明，唯一合理的 可能性 是一颗隐藏的行星，其质量是地球的 5 到 10 倍，轨道远达 700 AU。这个世界，也许是在太阳系混乱的早期从较温暖的范围内流放出来的，设法紧抓着太阳的引力绳索。当它在遥远的黑暗中旋转时，它对那些经过的六个天体施加了自己的引力影响，将它们聚集到相似的、奇怪的新轨道上。

自 2004 年发现塞德娜以来，关于一颗巨大的、隐姓埋名的行星的概念已经出现过几次。但布朗和巴蒂金 2016 年 发表的论文 发布了他们的计算结果，这是一个明确的号召：我们确信第九行星就在那里。现在我们所需要做的就是找到它。

寻找一颗失踪的行星本质上是很奇特的。“太阳系中有多少颗行星？”施瓦姆问道。“这应该是一个简单的问题，对吧？但事实并非如此！”

发现第九行星将是巨大的。除了安慰那些仍然为冥王星降级而哀悼的公众之外，这样的发现可能会改变我们对太阳系过去的认知。施瓦姆说，柯伊伯带内和更远的天体都是“行星形成后遗留下来的遗迹”。“它们告诉我们太阳系中基本上已被抹去的隐藏历史。”行星是否设法在离太阳那么远的地方形成，还是它们迁移到那里？大多数关于行星围绕其他恒星运行的演示模型都包括某种类型的迷你海王星。“我们没有一颗，这非常奇怪，”她说。

如果第九行星存在，那么它与地球相比是巨大的——布朗的最佳猜测是它的质量徘徊在地球的 7 倍左右。但它太遥远了，超出了大多数望远镜的探测能力。一般来说，天文台有两种选择：拥有广阔的视野，以便一次看到更多的夜空；或者拥有更大的镜子，以便从较小的区域收集更多的光线，并看到遥远、微弱的天体。太空相当广阔，因此试图放大它的一小块区域，希望找到单个天体，极不可能成功。

许多天文学家——不仅仅是布朗、巴蒂金、谢泼德和特鲁希略——都 尝试寻找 过。已经 发现 了更多 ETNO，包括 Goblin（在 2015 年万圣节前后发现）、Farout 和 FarFarOut——为第九行星猎手们提供了更多引力探测器进行研究。但迄今为止，第九行星本身仍然让他们难以捉摸。

当然，也有可能他们找不到它，不是因为第九行星隐身，而是因为它不存在。在过去的十年中，各种替代假设涌现出来，试图解释塞德娜及其同类群体的奇怪聚集轨道。

一种可能性是存在第九行星，但不是典型的第九行星；相反，它是一个相当小的天体——火星大小——它位于太阳系最外层边界的其他地方。2017 年，亚利桑那大学的轨道动力学研究员凯瑟琳·沃尔克认为，各种海王星外天体的轨道 暗示 在柯伊伯带内存在一个火星大小的世界。此后，关于其他遥远天体的更多观测数据削弱了她团队的假设，尽管在天文学会议上曾提出过火星般的第九行星的可能性，但沃尔克现在持怀疑态度。“就像更标准的第九行星一样，它们可能都是错误的，”她说。“我认为现有的任何预测都是不正确的。”

2020 年，科学家们 提出 ，如果足够大的原始碎片冰环也可能正在塑造几个 ETNO 的轨道。布朗指出，我们看到其他恒星周围也有倾斜的冰霜环，但这些环被认为是由另一颗大型行星的引力影响固定在那里的，这使得它比单独的第九行星更难解释。

还有人提出，也许一颗经过的恒星或一颗在太空中飞驰的流浪行星很久以前就将塞德娜及其朋友拖到了它们奇怪的轨道上。2019 年，研究人员甚至怀疑 微型黑洞 可能是罪魁祸首。当我向布朗提出这种可能性时，他咧嘴一笑。“我有了！”他说。他消失了一会儿，然后又出现，手里拿着一个排球大小的球体。“这是一个七个地球质量的黑洞。我的一个学生为我 3D 打印的。”

布朗咯咯地笑了起来。“我们知道的是，那里有一个七个地球质量的天体。它是什么，我们不知道，”他说。“它可能是一颗行星。它可能是一个黑洞。它可能是一只猫或一个墨西哥卷饼。所有这些都是可能性——有些比其他的更有道理。”他放下他的微型黑洞。“一颗行星是一个非常普通的解释。”毕竟，他说，我们一直看到像那样的行星在其他恒星周围的遥远轨道上运行。

特鲁希略在考虑其他解释时稍微谨慎一些。当然，他说，它们可能是正确的；这些理论值得探索。“我们仍然不太清楚塞德娜和其他 ETNO 是如何到达那里的，”他说。但事实仍然是，“一颗未被发现的大型行星是一个真正的可能性。”

虽然没有布朗那么坚定，但巴蒂金当然也很乐观。在天体物理学中，“大多数理论都是错误的，”他说。“在过去八年中，我遇到的关于这个特定问题最令人惊讶的事情是，还没有出现其他令人信服的替代方案。”

可以说，对第九行星故事的最大挑战是，塞德娜及其同伴的轨道可能根本不奇怪。天文学家无法清楚地看到太空的每个区域。如果天文台受到恶劣冬季天气的影响，那么夜空某个角落的数据就会缺失。ETNO 也将其大部分难以想象的漫长轨道花费在远离地球的地方，因此它们只有在最接近太阳时才会反射阳光。还有银河系。我们的太阳系位于我们螺旋星系的一条旋臂上，当我们向内看时，我们看到的只是星光。这很美，但对天文学家来说很麻烦。“没有人发现 [海王星外天体] 在银河系所在的位置，”加拿大里贾纳大学的天文学家萨曼莎·劳勒说。“你正在寻找一个小的、模糊的、移动的点，当背景中有如此多的恒星时，就更难找到它们了。”由于天文学家只知道少量柯伊伯带天体和 ETNO，一些对第九行星假说持怀疑态度的科学家认为，我们根本没有足够的信息来知道像塞德娜这样的世界是否真的在奇怪的轨道上，或者只是暂时看起来是这样。

“我们每一年没有找到 [第九行星]，它实际存在的可能性就会急剧下降。”——马里奥·尤里奇华盛顿大学

这样想：想象一下你在黑暗中，你有一把手电筒。你把它照在你面前地板上的一块区域，你看到那一个地方有一小撮弹珠。（那就是塞德娜和它的朋友们。）仅凭这些信息，你可能会认为一定有特殊的原因导致那些弹珠在那一个地方。但地板上可能到处都是其他弹珠——如果你能看到所有那些其他弹珠，你就会意识到第一眼看到的弹珠群根本不是一个群。相反，它只是一组随机的弹珠，散落在铺满随意放置的弹珠的地板上。问题是，目前，你的手电筒不够亮或不够宽，无法让你看到其余的弹珠。

这种误解是由所谓的观测偏差引起的。为了了解第九行星的案例是否受到观测偏差的影响，劳勒和她的同事转向了 外太阳系起源调查 (OSSOS)。在 2013 年至 2017 年期间，OSSOS 使用 加拿大-法国-夏威夷望远镜 扫描了夜空的八个区域，最终识别出 800 多个新的柯伊伯带天体。有八个天体到太阳的平均距离大于 150 AU，使它们成为 ETNO——可以作为第九行星引力探测器的天体类型。它们的轨道 根本没有聚集在一起。

如果一颗隐藏的巨行星正在影响这八个天体，那么它们应该表现出与那些被用来调用第九行星的天体相同的聚集类型。但它们没有。OSSOS 数据无法排除第九行星，但它们确实表明，看起来像是被一个看不见的世界塑造的聚集轨道，实际上可能 是一种错觉。另一项偏差检查研究的作者，使用暗能量调查，在 2020 年得出了 大致相同的结论。“如果你无法排除零结果，为什么要说有什么更复杂的东西呢？”劳勒说。“这就是我们的论点。”

争论的关键是我们正在处理小样本统计：已知的海王星外天体太少了，天文学家无法以一种或另一种方式确认。华盛顿大学天体物理学和宇宙学密集数据研究所的天文学家佩德罗·贝纳迪内利说：“现在不可知论的观点是我们没有足够的数据来证明任何一方的观点。“我相当确信它可能不在那里。但我也认为不寻找它很傻。”

值得庆幸的是，这项搜索即将变得容易得多。

2024 年 5 月，一个重达近 7,000 磅、汽车大小的相机从其在加利福尼亚州的建造地点被运往智利的山顶。经过 10 小时的飞行和数天的曲折、颠簸的车程，到达塞罗帕琼山脉 8,700 英尺高的山峰后，这台 3,200 兆像素的相机——世界上最大的相机——毫发无损地抵达。就像君主王冠上的珍贵宝石一样，这台价值 1.68 亿美元的相机随后几乎准备就绪，可以 安装 在即将完工的薇拉·C·鲁宾天文台内。

该天文台将在 2025 年初的某个时候看到第一束光。由于其巨大的视野，鲁宾将夜复一夜地拍摄从南半球可见的整个夜空的图像——其房屋大小的镜子巢将收集非常遥远的星光，这意味着几乎所有闪烁或移动的东西都将被拍摄下来。

鲁宾——一个由美国国家科学基金会和能源部资助的项目——以已故的伟大天文学家薇拉·鲁宾的名字命名，她通过观察恒星和星系粘合在一起的方式，比仅凭可见物质的引力所能解释的还要多，从而发现了暗物质的有力证据。她的名字恰如其分地被设定为寻找 大量隐藏的天体，从遥远的坍缩恒星到数百万颗小行星，甚至是我们自己太阳系中的一堆星际天体。

柯伊伯带的人口和结构仍然模糊不清，它有望被鲁宾大大照亮。经过近四十年的搜索，天文学家已经在那里发现了大约 4,000 个天体。“有了鲁宾，这个数字应该会增加到大约 40,000 个，”华盛顿大学的天文学家马里奥·尤里奇说。我向布朗提出了这个问题，他笑着说。“啊，谁在乎那些？”他咧嘴一笑说道。但最终，他的目光投向了第九行星。而且，他说，鲁宾很可能会找到它。

以下是如何实现：为了实现鲁宾无数的科学目标，天文学家正在制定天文台夜空调查的策略，这基本上将是自动化的。天文学家不能像在其他望远镜上那样要求在鲁宾上使用时间。相反，算法将处理鲁宾每晚的图像以生成目录，然后将目录发布给社区。

对于太阳系科学，天文学家将看到一个移动天体列表——已知的和以前未识别的——其轨道参数基于当前一批鲁宾观测结果。寻找第九行星的研究人员随后可以使用新发现的海王星外天体来查看第九行星的案例是在堆积还是在崩溃。

布朗说，当发现大量 ETNO 时，就会清楚地看到，是否会出现人们期望由隐藏行星引起的聚集轨道——例如塞德娜及其同伴的轨道。而且由于鲁宾将看到整个南方天空，任何观测偏差都将被迅速排除。“如果聚集在那里，第九行星就在那里，”布朗说。

鲁宾探测到的移动天体中也可能包括第九行星本身。如果它更像天王星或海王星——一个充满冰的氢气包裹的球体——它会反射大量光线，使其更容易被发现。（即使在最好的情况下，它在鲁宾图像中也可能看起来像一个针尖般的光点。）巴蒂金悲观地说，“它是一块裸露的岩石”——一个超级黑暗的世界，几乎看不见。“无可否认，那会很糟糕。但这可能是现实。我们会得到我们得到的，我们不会感到沮丧。好吧，我们中的一些人会感到沮丧。”

贝纳迪内利说，如果它悬挂在银河系前面，那将是“噩梦般的情况”。“这将非常难以找到。”尤里奇指出，鲁宾的软件将尽最大努力减去明亮的星光，希望揭示其中隐藏的任何东西。这会奏效吗？尤里奇认为会奏效，“但你不试永远不知道，”他说。

除了最坏的情况外，天文学家预计寻找第九行星的任务将在几年内结束。在短短一年内，地球（和鲁宾）将绕太阳一周。只有恶劣的天气才会阻止我们看到那里有什么；一个糟糕的冬季月份可能会夺走一个月的全天空覆盖，但望远镜应该能够在下一年捕捉到它。

尤里奇说：“我们每一年没有找到 [第九行星]，它实际存在的可能性就会急剧下降。” 经过几年后，对于大多数天文学家来说，第九行星的存在（或不存在）将是明确的。施瓦姆说，鲁宾是“理想的行星猎手”。“我不认为世界上有任何其他望远镜能够做到这一点。”

大多数天文学家都很乐意等待并找出鲁宾揭示了什么。施瓦姆的博士生导师是 迈克·布朗本人，她小心翼翼地说道。“如果真的有一颗行星，我会感到惊喜和兴奋，”她说。“如果没有，我也不会感到惊讶。”

但布朗和巴蒂金从未如此确信。在 2024 年的一项 研究 中，他们分析了 17 个海王星外天体的轨道，每个轨道都有一个奇怪的特征：它们最接近太阳的距离可以近至木星。像这样穿越海王星轨道的天体应该会被太阳系抛射出去，那么这些轨道上的天体今天怎么可能存在呢？科学家们推测，一定是某种东西抓住了徘徊在太阳系边缘的天体，并将它们放置在比它们原本可能到达的轨道更靠近太阳的轨道上。

他们的研究使用了太阳系的虚拟重建，并试图了解什么样的天体具有引力影响来塑造这些轨道——包括经过的恒星、银河系本身和第九行星。研究人员表示，没有第九行星的现实版本毫无意义。巴蒂金说，这一结果是“迄今为止最强有力的统计证据，表明第九行星确实存在”。

如果这颗行星确实存在，布朗和巴蒂金很可能不会第一个找到它。尤里奇说，鲁宾可能会自主探测到它，届时另一组阅读数据的天文学家将确认它是真实的。或者，鲁宾的软件可能不会自动探测到它，但天文学家可能会通过使用他们自己的软件来浏览成像数据，或者通过仔细阅读鲁宾发现但未自主标记为第九行星候选者的移动天体列表来找到第九行星。巴蒂金，这位永远的理论家，说发现才是最重要的，无论谁声称发现。“我只是想知道答案，”他说。

布朗说，如果第九行星是真的，“我的第一反应可能是如释重负”。他承认，如果他不是第一个亲眼看到它的人，他会感到最初的挫败感。“我很想发现它，”他说。但如果他和他的同事们一直以来都是对的，并且他实现了女儿的救赎挑战，他也会感到满意——他也会很高兴太阳系的历史将再次改变，部分原因在于他的研究。

他说：“我们很有可能在短短几年内就可以坐下来研究第九行星了。” 每架望远镜，无论是在地球上还是在太空中，都可能将目光锁定在它的秘密上。无论它是什么样子，布朗说，“它都将是太阳系中最棒的行星。”