科学科普】2016年1月天文学家迈克·布朗(Mike Brown)和康斯坦丁·巴特金(Konstantin Batygin)发表了第一个证据证明太阳系中可能存在另一个行星。这个假设的物体被称为“行星9”，被认为是在离太阳极远的地方运行的。从那时起已经进行了多项研究，试图解释9号行星从何而来的最重要问题。
第九行星的概念图。图片版权： ESO/Tomruen/nagualdesign
尽管一些研究表明行星在接近太阳后移动到了太阳系的边缘，但也有人认为它可能是太阳系历史早期捕捉到的一颗系外行星。然而一组天文学家最近的一项研究却对后一种可能性提出了质疑，并指出9号行星可能在其历史上更接近太阳并向外迁移。
他们的研究题目为“9号行星在太阳的恒星形成区域被捕获了吗?”，最近出现在皇家天文协会的月报上。该团队由谢菲尔德大学物理与天文系的理查德·帕克博士领导来自苏黎世ETH的同事。他们一起进行了模拟对“捕捉”场景产生了怀疑。
太阳系中六个最遥远的已知天体，其轨道都在海王星(洋红)之外，它们都神秘地排列在一个方向上。图片版权：Caltech/R. Hurt (IPAC); [Diagram created using WorldWide Telescope.]
2014年天文学家查德·特鲁希略(Chad Trujillo)和斯科特·s·谢帕德(Scott s . Sheppard)根据某些极端跨海王星天体(eTNOs)的不同寻常行为，首次提出了行星9(或称行星X，对于那些认为冥王星仍然是行星的人)的存在。在接下来的几年里从一些研究中限制被逐渐地放在这个星球的基本参数上。从本质上说行星9被认为是地球的10倍。它还被认为在太阳周围有一个高度椭圆形的轨道，在大约700 AU的平均距离(半主轴)，从约200 AU到在aphelion的1200 AU。最后但并非最不重要的是，科学家们估计行星9需要1万到2万年的时间才能完成太阳的一个轨道。
正因为如此行星9似乎不太可能在其当前位置形成。因此为什么天文学家认为它要么是更接近太阳，要么是在数十亿年前从另一个星系中捕捉到的。正如帕克博士在谢菲尔德大学的新闻声明中解释的那样：
行星系统与恒星同时形成，当恒星非常年轻时它们通常存在于恒星兄弟姐妹之间相互作用的群体中。因此恒星形成的环境会直接影响到像我们这样的行星系统，而且通常如此密集以至于恒星可以捕捉到其他恒星或行星。
动画图显示了太阳系行星的间距，这是6个最遥远的KBOs的异常近距离的轨道以及可能的“行星9”。图片版权：Caltech/nagualdesign
研究小组在太阳系的“苗圃”阶段——即早期的形成过程中，对太阳系进行了模拟。与其他恒星系统(以及它们的行星)的相互作用在这一时期是很常见的，研究小组发现即使是为了捕获自由漂浮的行星而优化的条件，行星9被捕获的几率也相当低。
总的来说模拟表明在一个像行星9这样的轨道上当太阳系还很小的时候，只有5到10个行星会被捕获。简而言之行星9可能被从另一个恒星系统中启动并被太阳捕获的可能性微乎其微，只有1000到2000个。
在这项工作中已经证明尽管捕捉是常见的——在行星9的假设轨道上捕获行星是非常不可能的。我们并没有排除行星9的概念，而是说它肯定是围绕太阳形成的，而不是从另一个行星系统中捕捉到的。
如果行星9没有被捕获，那么仍然只有一种可能:ut在离我们的太阳更近的地方形成，并逐渐在海王星的轨道上移动，到达距离只有最极端的柯伊伯带物体的距离。尽管对这一神秘莫测的星球的研究仍在进行中，但任何对其特征和起源有额外限制的研究都是非常有用的。
通过排除行星形成的不同场景，研究人员也提出了关于太阳系历史和演化的新问题。从什么时候起我们所知道的所有行星都来自于此？它们是在它们当前的轨道中形成的，还是迁移发挥了作用？当我们接近第九行星时，这些和其他问题肯定会被提出和解决。
参考：谢菲尔德大学，MNRAS
作者：Matt Williams
来自：Universe Today
编译：中子星
审校：博科园
