遙遠天體的軌道

當塞德娜被發(fā)現(xiàn)時，它的非凡軌道讓天文學家對它的起源提出了多種疑問。它的遠日點很遠——接近75天文單位，現(xiàn)有的所有理論都不能對此作出解釋。例如，它距離太陽系行星如此遙遠，因而不會受海王星引力影響。天文學家猜想，塞德娜可能是受到一顆經(jīng)過的恒星的影響，也可能是從另一個行星系統(tǒng)被捕獲到太陽系中的，還可能是被一顆海外行星拖曳到目前位置的。要想搞清塞德娜的軌道為何如此特異，最明顯的辦法就是在類似區(qū)域找到一系列天體，它們的不同軌道架構(gòu)將可能表明它們的過往歷史。如果塞德娜是被一顆海外行星拖入現(xiàn)有軌道中的，那么它所在區(qū)域的任何其他天體都應該與它有相似的遠日點。

2012年，巴西國家天文臺科學家戈麥茲模擬了92個柯伊伯帶天體的軌道，發(fā)現(xiàn)其中6個的實際軌道比模型預測的軌道扁得多也長得多。他認為，最簡單的解釋就是一顆遙遠行星的引力效應，例如在距離1500天文單位外存在一個海王星大小的天體，或者在距離53天文單位外存在一個火星大小的天體。

2014年，美國天文學家宣布發(fā)現(xiàn)了一個較大天體——“2012 VP113”，它有著像塞德娜那樣長達4200年的軌道周期，它的遠日點大約為80天文單位。科學家據(jù)此相信，它可能為一顆潛在海外行星的存在提供了證據(jù)。美國天文學家特魯吉羅和謝潑德認為，“2012 VP113”及其他極度遙遠海外天體的遠日點輔角軌道集群，表明可能存在一顆質(zhì)量為地球2～15倍的“超級地球”，它的位置在200天文單位之外，它可能擁有一個傾斜軌道。同樣在2014年，西班牙天文學家指出，現(xiàn)有數(shù)據(jù)實際上表明存在不止一顆海外行星。

2016年1月20日，美國天文學家布勞恩（塞德娜的發(fā)現(xiàn)者）和巴鐵金發(fā)表論文支持特魯吉羅和謝潑德的觀點，并且提出，基于6個遙遠海外天體軌道的統(tǒng)計學相關(guān)性，應該存在一個超級地球（他們稱它為“太陽系第九大行星”），它的質(zhì)量約為地球的10倍，也就是海王星的60%左右，它的半長軸為400～1500天文單位。

布勞恩認為，就算沒有引力證據(jù)，塞德娜1.2萬年的軌道周期也意味著，在海王星以外存在一個地球大小的天體。塞德娜的軌道偏心率如此之高，以至于它待在太陽附近的時間只占其軌道周期中很小的一部分，而只有當它在太陽附近時，我們才能觀測到它。換句話說，就連這么難觀測到的天體都被觀測到了，這意味著兩種可能性：一是像塞德娜這樣的天體本來就很少，那么它被發(fā)現(xiàn)純屬巧合；二是像塞德娜這樣的天體并不少，但因它們的軌道偏心率也很高，所以它們很難被觀測到，但未被觀測到并不意味著它們不存在。如果像塞德娜這樣的天體很多的話，那么比它大或比它小的天體也該存在。塞德娜的大小是冥王星的3/4。布勞恩說，。如果存在60個塞德娜大小的海外天體，就可能有40個與冥王星同等大小的海外天體，可能有10個比冥王星大一倍的海外天體，可能有3個或4個比冥王星大兩倍的海外天體，其中最大者可能有火星甚至地球那么大。但他也指出，如果真的發(fā)現(xiàn)了這樣一個海外天體，就算它的大小與地球相仿，按照現(xiàn)行標準，它也只是一顆矮行星，因為它未能把自己的近鄰區(qū)域清理干凈。

除此之外，有關(guān)一顆海外行星的猜測也集中于所謂的“柯伊伯懸崖”。柯伊伯帶在距離太陽48天文單位的地方突然終止。一些天文學家猜測，這是因為在48天文單位之外存在一顆質(zhì)量在火星與地球之間的天體。

如果存在這樣一個天體——它與火星質(zhì)量相仿，而且它處在一個距離太陽60天文單位的圓形軌道中，那么就會導致海外天體數(shù)量與實際觀測到的數(shù)量不符合。例如，它會嚴重削減類冥天體（與冥王星類似的天體）的數(shù)量。天文學家沒有排除這種可能性：在100天文單位距離以外，存在一個與地球質(zhì)量相當、軌道傾斜且偏心率高的海外天體。日本神戶大學科學家進行的計算機模擬表明，如果存在這樣一個天體，那么它的質(zhì)量為地球的30%～70%，它在太陽系形成初期因海王星向外噴發(fā)物質(zhì)而形成，而且它目前處在一個距離太陽101～200天文單位、偏心率高的橢圓軌道中，那么就可能解釋柯伊伯懸崖和像塞德娜及“2012 VP113”這樣的離線天體存在的原因。盡管一些天文學家謹慎地支持這類說法，但仍有一部分天文學家不認同它們。

有天文學家推測，在太陽系的奧爾特云（理論預測存在的一團極大的云，在距離太陽5萬～10萬天文單位的地方環(huán)繞太陽，主要由含冰小行星體或稱星子組成）里有一顆氣態(tài)巨行星——堤喀（古希臘的命運女神）星。這一猜想最早是在1999年由美國天文學家馬特西、惠特曼和惠特邁爾提出的。他們說，支持堤喀星存在的證據(jù)，可從多顆長周期彗星的起源點在觀察上存在的偏差中找到。2013年，馬特西和惠特邁爾重新評估了彗星數(shù)據(jù)，并且認為：如果堤喀星真的存在，那么從美國宇航局“寬視場紅外調(diào)查探索者（WISE）望遠鏡”采集的數(shù)據(jù)中就能發(fā)現(xiàn)它。但美國宇航局2014年宣布，WISE望遠鏡的調(diào)查沒有發(fā)現(xiàn)任何具有堤喀星特征的天體。這意味著，所謂的堤喀星很可能并不存在。

有關(guān)行星形成的寡頭理論指出，太陽系演化初期階段存在數(shù)百個行星大小的寡頭天體。2005年，美國一位姓蔣的華人天文學家猜測認為，雖然一些寡頭天體變成了我們今天所熟知的行星，但是大多數(shù)寡頭天體都被重力交互作用甩了出去。其中一部分可能徹底脫離了太陽系，變成了自由飄浮的流浪行星，但其余寡頭天體則在太陽系周圍的一個暈中環(huán)繞太陽，它們的軌道周期長達幾百萬年。這個暈與太陽的距離是0.1萬～1萬天文單位。

2015年12月，在位于智利的“阿塔卡瑪大型毫米陣列（ALMA）”天文臺工作的天文學家，探測到了一系列短暫的350千赫茲脈沖。他們認為，這些脈沖要么來自于一系列獨立來源，要么來自于一個單一的、迅速移動的來源（他們借用挪威神話中速度很快的信使之神的名字，將它命名為“姬娜星”），其中后一種可能性更大。他們根據(jù)姬娜星的速度算出，如果它最終會朝著太陽而去的話，它的運行軌道將會在12～25天文單位距離處，但它只有矮行星大小，且直徑為220～880千米。然而，如果姬娜星是一顆從引力上講并未被太陽束縛的流浪行星，并且它的軌道遠在4000天文單位外，它的個頭就可能大得多。但是，目前這篇論文還未被接受，除非它可以被探測證實。天文學家對這篇論文的觀點普遍持懷疑態(tài)度。布勞恩評論說：“如果從它的很小很小的視野中，ALMA真的偶然發(fā)現(xiàn)了一個大質(zhì)量的外太陽系天體，那就表明外太陽系存在質(zhì)量為地球的20萬倍的行星群?？墒?，要真是這樣的話，整個太陽系都會失去平衡，而我們都會死掉?！?