大约四年前，当安妮-玛丽·马迪根第一次接触到可能存在一颗潜伏在冥王星轨道之外的未被探测到的大质量行星的想法时，她感到兴奋但持怀疑态度。当时——以及现在仍然——支持这样一个世界的证据是间接的：已知太阳系外缘小天体轨道中的奇怪模式。“第九行星”（冥王星不再算作太阳系的行星）的支持者说，这些模式可能是由该行星巨大的引力影响产生的。但当时在科罗拉多大学博尔德分校担任天体物理学家的马迪根想知道，是否可能有其他更平淡的解释就足够了。那时，她正在研究恒星在围绕超大质量黑洞旋转时如何互相推挤到不同的轨道上。她认为，她的工作同样可以应用于围绕太阳运行的更小的物体。
今天，从这些不起眼的开端开始，马迪根和她的几位合作者已经发展出一种完全不同的理论来解释外太阳系的奇异现象：冥王星之外遥远、扩散（并且到目前为止在很大程度上是假设的）的冰冷碎片盘的“集体引力”可能会改变我们容易看到的遥远天体的轨道，其方式类似于一颗大型行星的效果。这样的星盘将由数百万个小天体组成，其中大多数是很久以前太阳系形成时遗留下来的。
马迪根说：“我们正在做的是考虑所有这些小天体之间的引力。事实证明，包括这些引力非常重要。” 她认为，如果假定的星盘拥有足够的质量——是地球质量的数倍——经过大约十亿年或更长时间，其组成成员之间以及来自其组成成员的微小引力相互作用可能会塑造柯伊伯带外太阳系，其方式与第九行星的解释方式相同。这种效应有点像谚语所说的蝴蝶扇动翅膀最终引发远处的风暴。
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马迪根和她的研究生亚历山大·兹德里克现在在预印本服务器 arXiv.org 上发表的两项新研究中推进了他们的理论。在一篇提交给《天文学杂志》的文章中，他们展示了集体引力如何产生与大约十几个距离地球和太阳之间距离 250 倍的天体中看到的倾斜和聚集轨道相同的轨道类型——其他人曾将这种现象归因于可能的第九行星。在另一篇正在《天体物理学杂志快报》审稿中的论文中，他们认为，如果有足够的时间，集体引力还可以解释遥远轨道中的某些天体如何在其围绕太阳旋转时发生偏移，这也被认为是未见行星的证据。
从马迪根及其团队的这项工作中，太阳系可能历史的另一种图景开始浮现。早期，木星、土星、天王星和海王星在稍微靠近我们恒星的紧凑、有序的轨道上合并，后来才由于引力相互作用而向外迁移。那时，这些行星被大量从未成为行星的残骸碎片包围——冰冷的天体最终被巨行星向外踢出。大多数都被遗弃在马迪根称之为“原始散射盘”的地方，超出了今天冥王星的领地。她认为，星盘中的质量可能比其他研究人员通常认为的要大得多。冰冷的天体以远非圆形轨道的形式被推进到那个环中，构成了一个不稳定的系统——很像一个摇摇晃晃、岌岌可危的旋转陀螺。这个系统在逐渐稳定到一个更稳定的配置（一些轨道共享相似的平面和方向）的过程中发挥了引力效应。当然，这种配置基本上会反映出人们对一颗未被发现的大型外行星隐藏的引力之手的期望。
马迪根说：“集体引力可以为您提供所有关键的观测特征，这一事实意味着您不需要任何新的东西。我认为奥卡姆剃刀会引导您相信，与第九行星相比，这是一个更简单的解决方案。”
加州理工学院天体物理学家迈克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金自 2016 年初发布了一项关于该主题的轰动性研究以来，一直是第九行星假说的最主要支持者之二，他们也在磨练他们关于该行星存在的论点。为了与最新的观测结果相匹配，研究人员认为，第九行星的质量必须是地球质量的 5 到 10 倍，其位置必须是地球到太阳距离的 400 到 800 倍——比他们最初提出的要稍小且更近。
巴蒂金说，他对马迪根关于遥远碎片环的想法很感兴趣。但他认为太阳系看起来并非如此。“如果存在这样一个停泊在远离[我们太阳]的环，您就会遇到早期太阳系中它的稳定性的问题，因为太阳系是在一个恒星团中形成的，”他说。“来自经过的恒星的扰动会扰乱这个环。它们会破坏它的连贯性并使其分散。”
马迪根在她的新模拟中通过对时间安排的仔细调整解决了这个问题：如果散射盘是在年轻的太阳系离开其恒星育儿室和巨行星形成之后组装起来的，那么它可以持续存在数亿年。这样的调整并非微不足道：准确地模拟碎片盘的集体引力需要跟踪数千个或更多粒子在计算机模型中漂浮和鞭打的运动和相互作用，相当于数亿年。马迪根说，这项任务远比模拟单个行星的影响要艰巨得多——这在一定程度上也是为什么她和她的团队似乎总是落后于支持第九行星阵营一步的原因。
迄今为止，与第九行星相比，马迪根的想法在科学界并未引起太多关注。但随着寻找该行星的望远镜搜索继续空手而归，这种情况可能即将改变。“我们是少数派，但我们正在壮大，”她说。“在太阳系中，集体引力实际上还没有真正被研究过。这个领域才刚刚开始起飞。”
至少还有两个研究小组也开始研究各种引力效应和动力学，作为第九行星的替代方案。他们同样涉及一个岩石天体盘或数量较少但较大的天体，它们在数十亿年前的引力影响也可能撼动早期的太阳系，从而形成冥王星后碎片的奇特轨道。
“马迪根正在做的事情的吸引力在于，这是一种完全不同的方式，试图解释这些遥远轨道上正在发生的事情，”新泽西州普林斯顿高等研究院的天体物理学家斯科特·特雷梅因说。但他指出了马迪根提议的一个挑战：她的集体引力假说要求散射盘拥有如此多的冰冷天体，以至于它们加起来的总质量相当大。除非在某个时候，星盘的总质量约为地球质量的 20 倍，并且位置范围约为地球到太阳距离的数百倍，否则它将缺乏足够的重量来充分重新配置外太阳系以反映天文学家目前所看到的情况。通过追踪彗星的轨道，天文学家已经对那里必须有多少质量有了模糊的概念。而一个足够大的星盘，以使马迪根的想法奏效，正处于似乎可能的上限。
在解释天文学家对外太阳系异常聚集的观测结果的竞赛中，除了集体引力和第九行星之外，还有另一个黑马候选者：也许这两种假说都是错误的。也许，事实上，根本没有聚集。天文学家搜索小天体的方法以及用于大规模研究它们的统计数据中的偏差可能导致截然不同的结论——其中一些结论认为观察到的聚集是虚幻的。
“通过外太阳系起源调查，我们没有发现聚集的有力证据，”新西兰坎特伯雷大学的天文学家米歇尔·班尼斯特说，她是该合作项目的成员。该调查的设计使她和她的同事能够发现以前未见过的极其微弱的天体，并更系统地评估它们是否聚集在一个不太可能的配置中。他们发现的遥远天体可能只是均匀分布的更大种群的一部分。“暗能量调查”成员的新发现得出了类似的结论，但他们也只发现了一小部分天体。
小数字统计的现实，即只能在广阔的黑暗中看到一些模式和结构的微光，使得测试关于外太阳系的观点变得极其困难——包括搜索隐藏的行星或散射天体盘。迄今为止在那里发现的一切都是微弱、黑暗和小型的。许多天体都非常遥远，它们需要数千年才能完成围绕太阳的一次公转，这使得天文学家更难有效地确定其轨道的性质。
除了解释已经进行的观测之外，马迪根和她的同事们已经开始做出预测。如果他们是对的，那么遥远天体的轨道中应该存在巨大的空隙：一个几乎完全清除了碎片的区域，大致以距离太阳 50 倍地球距离为中心。如果第九行星存在，则不应该存在如此宽的空隙。“我很高兴看到，随着太阳系深处被绘制出来，它正在创造这种理论上的热情和创新，”班尼斯特说，指的是集体引力和第九行星。
当马迪根、巴蒂金和其他天体物理学家整理更多的间接证据来支持他们的论点并寻找新的预测来检验时，他们也在等待来自更灵敏的即将到来的望远镜的观测结果，希望能直接解决这场辩论。正在智利北部沙漠山顶上建造的维拉·C·鲁宾天文台将以前所未有的深度和精度绘制外太阳系中的小天体。该望远镜最早将于 2021 年秋季“首次亮相”。
“外太阳系中确实发生了一些非常奇怪的事情，而且那里肯定有更多的质量。如果[我们假设的星盘]没有被鲁宾天文台观测到，那么它就不存在——那么就是第九行星，”马迪根说。“它必须是两者之一。”