天文学家解释太阳系最外层的神秘轨道

时间：2021-08-12 10:52:05 来源：

在海王星之外，还有一大片小物体，称为柯伊伯带，而除此之外，还有彗星的家园奥尔特云。该艺术品展示了柯伊伯带的一部分，挤满了潜在彗星的冰冷核心，并将在ESO超新星展览“活着的宇宙”中展出。

研究人员说，一些天文学家推测，某些物体在我们太阳系最远处的奇异轨道是由一个未知的第九颗行星塑造而成的，相反，它可以由绕太阳旋转的海王星以外的小物体的引力共同解释。

由剑桥大学和贝鲁特美国大学的研究人员提出的所谓“九号行星”假说的另一种解释是，提出了一种由小冰体组成的盘，其总质量是冰冷体的十倍。地球。当与太阳系的简化模型结合使用时，假设圆盘的重力可以解释太阳系外围某些物体表现出的异常轨道结构。

虽然新理论不是第一个提出用小物体制成的大质量圆盘的引力可以避免第九个行星的需要的理论，但它是第一个能够解释观测到的轨道的重要特征的理论。解释我们太阳系中其他八个行星的质量和引力。结果报道在《天文学报》上。

海王星的轨道之外是柯伊伯带，它由太阳系形成后遗留下的小物体组成。海王星和其他巨型行星在重力作用下影响柯伊伯带及其以外的天体，统称为跨海王星天体（TNOs），该天体从几乎所有方向以几乎圆形的路径环绕太阳。

但是，天文学家发现了一些神秘的异常值。自2003年以来，已经发现了大约30个高椭圆轨道上的TNO：它们通过平均共享相同的空间方向而在其他TNO中脱颖而出。我们现有的八行星太阳系体系结构无法解释这种类型的聚类，并且导致了一些天文学家假设不寻常的轨道可能受到迄今未知的第九颗行星的存在的影响。

“第九行星”假说表明，要解释这些TNO的不寻常轨道，就必须有另一颗行星，被认为比地球大十倍，潜伏在太阳系遥远的地方并“牧羊”。通过重力和太阳系其余部分的综合作用，TNO朝着相同的方向移动。

剑桥大学应用数学和理论物理系的合著者安特拉尼克·塞菲利安说：“第九行星假说是一个令人着迷的东西，但是如果假设的第九个行星存在，那么它迄今仍能避免被发现。”“我们想看看是否有其他原因导致我们在某些TNO中看到不寻常的轨道，而不是那么戏剧性的，也许是更自然的。我们认为，与其考虑允许第九颗行星，然后再考虑其形成和不寻常的轨道，不如不仅仅考虑构成海王星轨道以外的盘的小物体的重力，看看它对我们有什么作用？”

来自贝鲁特美国大学的Jihad Touma教授和他的前学生Sefilian结合巨大的外行星和海王星以外的巨大而延伸的盘片，对TNOs的全部空间动力学进行了建模。二人的计算来自贝鲁特美国大学的一次研讨会，结果表明，这种模型可以解释某些TNO的令人费解的空间聚集轨道。在此过程中，他们能够识别出圆盘质量的范围，其“圆度”（或偏心率）以及其方向（或进动率）的强制逐渐变化，从而忠实地再现了异常的TNO轨道。

“如果将9号行星从模型中移除，而是允许将许多小物体散布在广阔的区域，那么这些物体之间的集体吸引力就可以很容易地解释我们在某些TNO中看到的偏心轨道，”塞菲利安说。盖茨剑桥学者和达尔文学院成员。

较早的估计海王星以外物体总质量的尝试只增加了地球质量的十分之一。但是，为了使TNO拥有观测到的轨道并且没有第九号行星，塞菲利安和图玛提出的模型要求柯伊伯带的总质量在地球质量的几倍到十倍之间。

“当观察其他系统时，我们经常研究宿主恒星周围的盘，以推断出围绕它的轨道上的所有行星的性质，”塞菲利安说。“问题在于，当您从系统内部观察光盘时，几乎不可能一次看到整个光盘。尽管我们没有直接观察到的光盘证据，但我们也没有针对“九号行星”的证据，这就是为什么我们正在研究其他可能性。尽管如此，有趣的是注意到对其他恒星周围的柯伊伯带类似物的观测以及行星形成模型揭示了大量的残余碎片。

“也有可能两件事都是正确的–可能有一个巨大的圆盘和第九颗行星。随着每个新TNO的发现，我们收集了更多的证据，可能有助于解释它们的行为。”

出版物：Antranik A. Sefilian和Jihad R. Touma。“在一个自引力的海王星天体盘上看管。”天文杂志（2019）。

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