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人類努力尋找神秘的「太陽系」(Solar System)「第九行星」(Planet Nine) 已經好幾年,但迄今為止仍僅有間接證據,致令部份天文學家開始懷疑只是在捕風捉影,所謂的「第九行星」根本不存在。不過,早前在三百多光年外發現了一顆系外行星,其軌道相對其母星系統來說相當極端,情況就類似「第九行星」般,讓我們這顆似無還有的神秘行星成員存在的可能性大大增加!


什麼是「第九行星」(Planet Nine)?

「第九行星」,又稱「第九顆行星」,是對可能存在於海王星 (Neptune) 以外的太陽系外圍邊界一顆「假想行星」的稱呼。嚴格來說,「第九行星」並沒有正式名稱。這個假說最初被提出的時期,天文學家 Konstantin Batygin 和 Michael Brown 只以「干擾者」(Perturber) 來稱呼這顆「假想行星」。

事源在 2014 年,美國天文學家 Chad Trujillo 和 Scott S. Sheppard 在《自然》期刊 (Nature) 中發表他們近十年來的研究成果論文,文中提到他們在太陽系外圍,發現一顆被天文學界定為「海王星外天體」(Trans-Neptunian object, TNO) 的小天體「2012 VP113」。

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為何這顆體積只有月球十分之一的小天體會引起注意?原因在於它和 2003 年同樣在內奧爾特雲 (Oort cloud) 附近發現的賽德娜 (Sedna) 很相似,同樣具有極度狹長的軌道,而且兩者的近日點都比太陽海王星距離的兩倍還多,換句話說,兩者特殊的運行軌道都不在海王星的影響範圍內,意味着這種不尋常情況並非受海王星引力影響而形成。

因此,在這篇論文中兩位天文學家寫道:【這顯示出,外太陽系也許有一個未知的巨大星體在搞局。】。

Trujillo 和 Sheppard 假設這個「未知的巨大星體」是一顆離太陽遠達天文單位 250AU〔1Au = 149,597,870.7 公里〕的「超級地球」,它的引力會影響附近許多小天體的運行。

「超級地球」這個假說,在 2016 年 1 月由加州理工學院 (California Institute of Technology) 的天文學家 Batygin 和 Brown 以冥王星 (Pluto) 軌道外的六顆軌道極度不規則天體的研究作為基礎,透過電腦模擬的結果而獲得進一步支持。

論文中提出了「第九行星」具體的軌道參數,估算出這顆行星質量約為地球十倍 (冥王星質量的 5000 倍),直徑是地球的二到四倍,並且以大約 1,5000 年的公轉週期,以極狹長的橢圓軌道繞着太陽運行。

雖然目前並沒有任何實質證據足以證明這顆「第九行星」確實存在,但不少天文學家相信,如果沒有這個假設,就難以合理解釋太陽系邊緣古柏帶 (Kuiper belt) 與奧爾特雲內那些「海王星外天體」的不尋常軌道。

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系外行星跟「第九行星」的關係

HD 106906B 是一顆位於 336 光年外「南十字座」(Crux) 的系外氣態巨行星,質量約是太陽的 1.5 倍,木星 (Jupiter) 11 倍,地球質量 3,500 倍,與母恆星 HD 106906A〔疑似雙星系統〕距離約天文單位 650AU (約 970 億公里),且表面溫度約 1500 ℃〔這種高溫代表該行星才剛形成沒多久〕。

也因此,天文學界從 2013 年發現 HD 106906B 以來便相當困惑,因為根據目前恆星與行星形成的「星雲假說」,無法解釋這顆年輕行星如何在距離母恆星如此遙遠的地方出現,也因為母恆星 HD 106906A 引力太弱,難以在短時間內確認軌道狀態。

直到早前,天文學家利用「哈伯太空望遠鏡」(Hubble Space Telescope, HST) 觀測了母恆星 HD 106906A 長達十四年的數據,終於確定這顆氣態巨行星擁有極端的高離心軌道,且與該母恆星盤面傾角達 21°。

究竟行星如何達致這種遙遠又奇怪的傾斜軌道?理論普遍認為,一開始,HD 106906B 形成的地點離母恆星 HD 106906A 比現在近得多〔約地球太陽距離的三倍〕,只是後來雙星旋轉產生的離心力將它拋到一個偏心軌道上,幾乎就要脫離母恆星並進入星際空間流浪,系統外部卻剛好有顆恆星路過穩定了 HD 106906B 的軌道、阻止它離開母星系,最後它就在引力推拉中達到平衡而形成現今的極端高離心軌道。

確認 HD 106906 系統恆星與行星之間的關聯,讓天文學家對「第九行星」的存在更有信心。某種程度上,「第九行星」的軌道就可能類似 HD 106906b,同樣先在內太陽系形成,但在遇到木星的引力相互作用後被拋到冥王星之外,接著一顆恆星剛好路過,穩定了「第九行星」的軌道。

在未來,天文學界希望使用即將發射的「詹姆斯韋伯望遠鏡」(James Webb Space Telescope, JWST) 以獲得更多數據,以進一步解開 HD106906b 其他未知的奧秘。

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