第九行星存在吗？
几十年来，这个谜团一直困扰着科学家，但答案——以及疑似的世界——仍然难以捉摸。领导搜寻这颗可能围绕太阳运行、远在海王星之外的行星的天文学家最近透露，他们已经缩小了它在天空中的可能位置，排除了其 78% 的可能藏身之处。虽然这降低了该行星存在的可能性，但仍有很大一部分天空有待搜索，包括一些更难搜索的区域。
从观察其他恒星，我们知道这样一个尚未发现的世界的可能性并非牵强附会（比喻意义上）。2000 年，天文学家发表了一篇论文，表明一颗系外行星可能存在于恒星 HD 163296 周围，距离近 500 亿公里，是海王星距太阳距离的 10 倍以上（并非不谦虚地吹嘘：我是该论文的作者之一），比当时的模型预测的要远得多。事实上，后来发现有几颗行星以很远的距离围绕该恒星运行。因此，先验地看，一颗行星可能存在于我们太阳系寒冷、黑暗的深处。它甚至可能相当大，相当于像海王星这样的冰巨星的大小。
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2003 年末，当发现海王星外天体 (TNO) 塞德娜时，出现了首批支持在我们附近存在这样一颗行星的可信观测结果。塞德娜的直径约为 1000 公里，被归类为矮行星，其轨道非常不寻常：它与太阳的最近距离永远不会小于约 110 亿公里，远在海王星轨道之外，最远可达惊人的 1400 亿公里；从透视角度来看，这分别是地球-太阳距离的 75 倍和 900 倍以上。理论模型表明，很难就地形成具有这些特征的天体。更可能的是，它形成于更靠近太阳的地方，而更远处的未见行星质量——第九行星？——将其拉入当前的轨道。第二个类似的奇异天体 2012 VP113 的发现，促使天文学家乍得·特鲁希略和斯科特·谢泼德提出了太阳系外围可能存在这样一个行星体的想法。
随着更多 TNO，尤其是非常遥远的 TNO 被发现，一种不寻常且出乎意料的模式出现了。它们遵循椭圆轨道，这些轨道的方向应该是任意的，但实际上似乎具有一种奇特的排列方式：它们的所有长轴（天文学家称之为长半轴）大致对齐。并非完全平行，但足够接近，以至于引起了人们对正在发生非随机事件的怀疑。2016 年，加州理工学院天文学家康斯坦丁·巴特金和迈克·布朗（完全披露：布朗是我的私人朋友）发表了一篇论文，表明这些天体的轨道不仅在方向上对齐，而且相对于地球轨道也具有相似的倾斜度。他们得出的结论是，在如此小的样本中出现这种排列的几率远低于 1%。他们进一步认为，一个质量大于地球 10 倍的行星天体可能是罪魁祸首，它的引力随着时间的推移拉动这些遥远的冰冷天体，使它们对齐。
他们半开玩笑地给这颗假想的行星起了个绰号“第九行星”（或 P9），这有点嘲讽那些仍然对国际天文学联合会在 2006 年降低了冥王星的行星地位感到不满的天文学家。既然我提到了这一点，我还要补充一点，我不认为“行星”是我们需要定义的东西；事实上，我不认为它可以被定义。它是一个概念，而不是一个定义，就像“红色”或“大陆”一样。这些词语的边缘是模糊的，我们不应该让关于它们的思考受到任意定义的过度约束。
无论如何，随着时间的推移，更多关于 P9 存在的间接证据浮出水面，尤其是太阳自转轴的轻微倾斜，所有这些都不是结论性的，但都足够令人好奇，足以让天文学家继续寻找罪魁祸首。
尽管如此，世界上（或世界们）所有的间接证据加起来也比不上对这颗行星的单一直接观测。因此，游戏开始了。
许多望远镜进行天空巡天，即广角图像观测活动，绘制大片天空区域的地图，以寻找天文学家所称的“瞬变源”：亮度或位置随时间变化的天体。这些包括爆发的恒星、断断续续吞噬物质的黑洞、小行星，以及可能的第九行星。
布朗和巴特金领导了筛选搜索数据的任务。他们与同事马修·霍尔曼一起在 2024 年 4 月的《天文学杂志》上发表了他们的最新成果。
他们利用 TNO 的排列并反向推算，计算出了 P9 最可能的轨道，计算出其轨道的大致形状和空间方向。不幸的是，这颗可能的行星在其轨道上的实际位置是不确定的。这意味着它可能位于其绕太阳轨道的任何位置，这使得天空的很大一部分仍然可能隐藏着第九行星。
天文学家梳理了各种过去的天空巡天，寻找这项具有历史意义的发现。首先，暗能量巡天 (DES) 的观测结果为阴性，在第九行星可能藏身的约 10% 的空间中进行了搜索后，一无所获。接下来，通过查看来自兹维基瞬变设施 (ZTF) 的三年数据，排除了 56% 的可能空间。最后，他们转向泛星计划 1 号巡天，该巡天在 2009 年至 2015 年期间覆盖了从毛伊岛哈雷阿卡拉山顶的望远镜可见的四分之三的整个天空。天文学家梳理了数据，寻找与第九行星的预测行为相匹配的移动天体。这不是一项简单的任务；他们最初发现了 13 亿个天体，但通过各种技术，他们能够将其缩小到仅仅 2.44 亿个。这仍然需要数月的计算机处理时间。
不幸的是，数据中没有行星显露出来。加上 DES 和 ZTF 巡天（并考虑到覆盖范围的重叠），天文学家现在已经排除了 P9 78% 的藏身之处。
这确实降低了这颗所谓的行星存在的可能性。但虽然希望渺茫，但并非完全破灭。它仍然可能隐藏的天空剩余 22% 的部分包括很大一块区域，这部分区域朝向银河系平面，那里的恒星更加密集，使得搜索更加困难。如果它在那里，它就被很好地隐藏起来了。维拉·鲁宾天文台预计将于 2025 年全面上线，它将能够有效地搜索天空中的这些区域，因此我们可能很快就会知道 P9 的真实情况。
我个人认为它存在吗？作为一名科学家，我不能肯定地说存在或不存在。但作为一个人，我欣然承认我希望它在那里。太阳系中又一颗行星！我们将了解很多关于这个遥远区域的信息，它将增进我们对太阳系如何形成以及在漫长岁月中演化的理解。更复杂的是，即使天文学家没有找到 P9，也并不意味着它从未存在过；外太阳系中奇怪的排列可能是在遥远的过去形成的，但随后一颗附近经过的恒星的引力可能已经将这颗行星从我们的太阳系中抛射出去。
或者它可能就在那里，寒冷而黑暗，只是在等待我们探测到它从极其遥远的太阳反射的微弱光芒。即使算上冥王星，也已经将近一个世纪没有发现新的太阳系行星了，如果不算冥王星，那就接近两个世纪了。我们应该很快就会知道结果。
这是一篇观点和分析文章，作者表达的观点不一定代表大众科学的观点。